RES:Sin7y团队解读：关于Sinsemilla哈希函数在OlaVM中的应用

很高兴，我们在2022年7月25日发布了OlaVM，一个EVM兼容的ZKVM方案。由于ZKEVM本身一直是个热门的赛道，所以OlaVM一经发布，就很荣幸的受到了行业内大佬们的一些关注。

在这里，我们首先非常感谢DairaHopwood大佬(也是Zcash协议的主要作者)针对OlaVM的设计提出的一些问题。其中，比较核心的一点是ECDSA和Schnorr签名算法里Hash的选择问题，具体的表述如下图所示：

DairaHopwood的意思可以简单理解为:SinsemillaHash的安全级别只有collision-resistant,因此不能当做一个randomoracle(RO)；而在ECDSA和Schnorr签名算法中，为了足够的安全，需要要求这个Hash可以当做randomoracle(RO)。为了能更好的理解，我们需要先了解一些概念。

1.cryptographichashfunction(CHF)的安全属性有哪些?

根据论文?CryptographicHash-FunctionBasics里的定义可知，CHF对应的安全属性有以下3类：

??preimage-resistance?—基本上对于所有预先指定输出，要找到任何散列到该输出的输入，在计算上是不可行的，例如，当给定任意未知输入的y时，要找到使?h(x')=y?的所有原像(preimage)x'。

Tether于以太坊上铸造10亿枚USDT:金色财经报道，whale-alert数据显示，稳定币发行商Tether于今日01:59:59在以太坊上铸造10亿枚USDT。[2023/3/25 13:25:36]

??2nd-preimageresistance?—?要找到与任何指定输入具有相同输出的任何第二输入，在计算上是不可行的，例如，给定x，要找到一个第二原像x'=x，使?h(x')=?h(x)。

??collisionresistance?—要找到任意两个散列到相同输出的不同输入，在计算上是不可行的，例如，使h(x')=?h(x)。

需要注意的是：

a.2nd-preimageresistance可以归约为collisionresistance，即collisionresistance满足，则2nd-preimageresistance必定满足。

b.?preimage-resistance不可以归约为collisionresistance，即collisionresistance满足，则preimageresistance未必满足。

2.什么是randomoracle(RO)？

randomoracle(RO)用以下模型来描述：

?有一个黑盒子。盒子里住着一个侏儒，还有一本大书和一些骰子。

派盾：TRUMP项目发生Rug pull，TRUMP代币价格暴跌90%:12月19日消息，据派盾预警监测，Polygon链上TRUMP项目发生Rug pull，TRUMP代币价格暴跌90%。部署者从币安提取了1129枚MATIC，并创建了合约TRUMP, 3天前在池中添加了1000美元MATIC，并在过去22小时内删除了流动性。部署者还在几分钟前创建了real Donald Trump（RDT）代币，请警惕风险。[2022/12/19 21:54:03]

?我们可以向盒子里输入一些数据。

?给定侏儒一些事先没有看到的输入，他用骰子在一些常规空间中均匀且随机地生成一个新的输出。侏儒还会在书中写下输入和新生成的输出。

?如果给定侏儒一个已经看到的输入，他就用书来恢复他上次返回的输出，并再次返回。

简单来概括下RO的行为，假设输入为x：

??如果x之前输入过，则直接返回对应的H.

??如果x未曾输入过，则RO会在完全随机的在值域里生成一个由0,1组成的字符串。

需要注意的是：

??这里的完全随机意味着，连RO自己都不知道最终会是一个什么值，它是没有规则可循的，这是和Hash的主要区别，任何Hash都是有自己的计算规则的。

但是在现实的世界中，实现一个真正的RO是很困难的；因此，我们需要为RO寻找一个潜在候选者，需要尽可能的使得输出看起来是随机的。Hash函数是一个不错的选择，一个安全的Hash函数需要满足preimage-resistance、2nd-preimageresistance、collisionresistance。一个可以当做RO的Hash是肯定要满足这三个属性的，但是满足这三个属性的Hash不一定就可以当做RO；它们之间是一种必要不充分关系。更多的细节可以参考Whatisthe"RandomOracleModel"andwhyisitcontroversial?

中国移动通信联合会执行会长：将成立元宇宙创新中心:8月18日消息，2022全球元宇宙大会在上海召开，全球元宇宙大会主席、中国移动通信联合会执行会长倪健中表示，当前元宇宙正以新理念、新业态、新模式和多产业的发展完美互通融合，逐渐成为重组全球要素资源，重塑全球产业结构，改变全球产业发展的重要力量。“全球元宇宙大会组委会将召集业界组织，共同成立全球元宇宙大会创新中心及中欧元宇宙创新中心。”

此外，本次大会将启动“灵镜杯”全球元宇宙城市赛与欧盟创新大赛中欧元宇宙专项赛，并发布首批最具潜力元宇宙入选企业。同时，大会也将协同上海元宇宙发展战略规划，启动中欧协同元宇宙产业基金，发布全球首本《元宇宙白皮书》。（上海证券报）[2022/8/18 12:33:36]

3.Hash在ECDSA和Schnorr签名算中的要求?

在论文OnthesecurityofECDSAwithadditivekeyderivationandpresignatures和OntheExactSecurityofSchnorr-TypeSignaturesintheRandomOracleModel中提到，ECDSA和Schnorr签名算法里的Hash函数都需要可以被认为是RO，才是安全的。根据前面的描述，则这个Hash需要满足CHF的所有安全属性preimage-resistance、2nd-preimageresistance、collisionresistance。

路透社：币安在美国对伊朗实施制裁后依然为伊朗客户提供服务:7月11日消息，币安在美国对伊朗实施制裁后依然为伊朗客户提供服务，路透社通过对伊朗交易员的采访得知，当地客户通过 VPN 绕过了禁令对币安进行访问。此外，路透社还表示，相关专家认为，币安的行为可能会导致其无法进入美国市场。（路透社）[2022/7/11 2:05:44]

4.关于Sinsemilla哈希函数?

Sinsemilla哈希函数是由DairaHopwood和SeanBowe?一起设计，底层依赖ECDLP(EllipticCurveDiscreteLogarithmProblem)。在固定长度的输入下，Sinsemilla哈希函数满足collisionresistance，不满足preimageresistant属性，原因可以参考DairaHopwood的回答。

根据Zcash协议说明书，设计Sinsemilla哈希函数的初衷是为了在零知识证明算法Halo2的执行过程中，充分利用Lookup-friendly的优势，来提高Halo2的执行效率；因此，Sinsemilla哈希函数是一个Lookup-friendly的哈希函数，它更适合用于承诺的计算和Merkletreeroot的计算。

Hoo在AMM流动池新增SOCA和GMM:据官方消息，Hoo官方宣布已于2022年06月06日17:00（东八时间）在AMM池中上线Socaverse(SOCA)和Gamium(GMM)， 支持用户通过添加流动性的方式成为流动性提供者。

Socaverse旨在打一个拥有NFTs、农场、DeFi和体育竞猜平台的足球社区。足球爱好者可以通过Socaverse追踪他们喜欢的球队动向，也可以购买持有NFT或参与赛事竞猜。

Gamiu致力于创新并使用Web3.0 技术提供各种服务，通过数字身份和去中心化的社会元宇宙将不同的虚拟世界联合起来，让每个人都可以通过 Gamium SDK构建他们想要的元宇宙世界。[2022/6/6 4:06:15]

5.总结

再次感谢DairaHopwood的指导，让我们对cryptographichashfunction?(CHF)的使用有了更深的认知。我们将继续广泛听取意见，在高效性和安全性方面对设计方案进行持续优化。

Sinsemilla哈希函数会仍然用于Olavm设计中的其他合适模块；签名部分的Hash函数，我们将会在安全的哈希函数中，择优选择，比如Poseidon哈希函数、ReinforcedConcrete哈希函数等。

参考

1.OlaVM:https://ethresear.ch/t/whitepaper-olavm-an-ethereum-compatible-zkvm/13144

2.DairaHopwood:https://twitter.com/feministPLT

3.Zcash协议:https://zips.z.cash/protocol/protocol.pdf

4.ECDSA:https://en.wikipedia.org/wiki/Elliptic_Curve_Digital_Signature_Algorithm

5.Schnorr:https://en.wikipedia.org/wiki/Schnorr_signature

6.SinsemillaHash:https://zips.z.cash/protocol/protocol.pdf

7.CryptographicHash-FunctionBasics:

https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download;jsessionid=C7364E9082B2726A10E1C712B476C82A?doi=10.1.1.3.6200&rep=rep1&type=pdf

8.randomoracle(RO):https://en.wikipedia.org/wiki/Random_oracle

9.Whatisthe"RandomOracleModel"andwhyisitcontroversial:

https://crypto.stackexchange.com/questions/879/what-is-the-random-oracle-model-and-why-is-it-controversial

10.OnthesecurityofECDSAwithadditivekeyderivationandpresignatures:

https://www.shoup.net/papers/2021-1330.pdf

11.OntheExactSecurityofSchnorr-TypeSignaturesintheRandomOracleMode:

https://eprint.iacr.org/2012/029.pdf

12.ECDLP(EllipticCurveDiscreteLogarithmProblem):

https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/978-1-4419-5906-5_246

13.回答:https://twitter.com/feministPLT/status/1551856467145269249

14.Poseidon:https://eprint.iacr.org/2019/458.pdf

15.ReinforcedConcrete:https://eprint.iacr.org/2021/1038.pdf

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来源：金色财经

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