IST:Sin7y团队解读：关于Sinsemilla哈希函数在OlaVM中的应用_Callisto Network

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'。

Fox Business记者：SBF将于今日入狱:金色财经报道，Fox Business记者Eleanor Terrett在其推文中表示，Lewis Kaplan法官拒绝了辩方在上诉期间推迟拘留的请求，SBF将于今日入狱，他可能会被关押在 Putnam县或布鲁克林的MDC监狱。[2023/8/12 16:21:54]

??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：

Beosin：Thoreum Finance项目被黑客攻击，被盗资金约58万美元:金色财经报道，据Beosin EagleEye 安全预警与监控平台检测显示，Thoreum Finance项目被黑客攻击，涉及金额约为58万美元。由于ThoreumFinance项目方创建的未开源合约0x79fe的transfer函数疑似存在漏洞，当transfer函数的from和to地址相同时，由于使用临时变量存储余额，导致给自己转账时，余额会成倍增加，攻击者重复操作多次，最终获利2000BNB。

Beosin安全团队通过Beosin Trace进行追踪，发现被盗资金已全部转入tornado cash。[2023/1/19 11:21:19]

?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。

?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。

《绝地求生》开发商旗下RisingWings为全球电子竞技服务COMPETZ首发PFP NFT:5月9日消息，《绝地求生》开发商 KRAFTON 旗下独立工作室 RisingWings 宣布将为基于区块链的全球电子竞技服务 COMPETZ 发行首个 PFP NFT，这些 NFT 能用作 COMPETZ 的个人资料图像，首次铸造将发行 1000 枚，按照稀有度将分为传奇、史诗、稀有、稀有和普通五个不同等级，PFP 越稀有，用户奖励越高。如果用户拥有两个或更多 PFP，奖励则将叠加。NFT 铸造将于 5 月 10 日通过 BORA PORTAL 进行。（Businesswire）[2022/5/9 2:59:57]

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?

孙宇晨被Digital?Business?Lab评为2021亚洲加密货币领域最具影响力人物榜单首位:据最新消息，波场TRON创始人兼BitTorrent?CEO孙宇晨被Digital?Business?Lab评为2021亚洲加密货币领域最具影响力人物榜单第一名。孙宇晨对此表示：“波场TRON和BitTorrent每天都在努力为全球提供最好的区块链方案。”

据悉，为了分析亚洲的加密货币公司， Digital Business Lab 列出了一份来自亚洲主要地区的高质量加密货币影响者的名单，他们认为这些影响者是杰出的、有洞察力的和有吸引力的。它通过 Meltwater 提供的媒体和数据工具，对影响者的真实影响力和主要渠道上的追随者的人数统计进行了额外的洞察。[2021/3/16 18:50:43]

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。

动态 | 上市区块链公司SinglePoint Inc.将播出首个全国电视广告:据globenewswire消息，上市区块链公司SinglePoint Inc.（OTC：SING）宣布将于明日下午在Fox Business频道中播出其首个宣传其比特币钱包SingleCoin的全国电视广告。[2018/9/27]

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。

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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