SIS:關于Sinsemilla哈希函數在OlaVM中的應用-ODAILY

很高興，我們在2022年7月25日發布了OlaVM，一個EVM兼容的ZKVM方案。由于ZKEVM本身一直是個熱門的賽道，所以OlaVM一經發布，就很榮幸的受到了行業內大佬們的一些關注。

在這里，我們首先非常感謝DairaHopwood大佬(也是Zcash協議的主要作者)針對OlaVM的設計提出的一些問題。其中，比較核心的一點是ECDSA和Schnorr簽名算法里Hash的選擇問題，具體的表述如下圖所示：

DairaHopwood的意思可以簡單理解為:SinsemillaHash的安全級別只有collision-resistant,因此不能當做一個randomoracle(RO)；而在ECDSA和Schnorr簽名算法中，為了足夠的安全，需要要求這個Hash可以當做randomoracle(RO)。為了能更好的理解，我們需要先了解一些概念。

孫宇晨：Huobi已響應CZ關于暫停FTT存款的建議:11月13日消息，孫宇晨在社交媒體發文表示，Huobi Global已經響應CZ關于暫停FTT存款的建議并將密切關注情況。

據此前報道，CZ發推稱，幣安已停止FTT充值，以防止可疑的額外供應可能影響市場，幣安將密切關注事態發展。CZ建議其他交易所也這樣做，為了安全起見，以避免出現GALA類似的情況。CZ補充說，目前FTT合約部署者轉移所有剩余價值4億美元的FTT供應量，這些FTT本應分批解鎖。[2022/11/13 12:58:27]

1.cryptographichashfunction(CHF)的安全屬性有哪些?

根據論文CryptographicHash-FunctionBasics里的定義可知，CHF對應的安全屬性有以下3類：

?preimage-resistance—基本上對于所有預先指定輸出，要找到任何散列到該輸出的輸入，在計算上是不可行的，例如，當給定任意未知輸入的y時，要找到使h(x')=y的所有原像(preimage)x'。

美聯儲威廉姆斯：關于可能推行的央行數字貨幣，有一些重大政策問題需要考慮:3月4日消息，美聯儲威廉姆斯表示，在支付方面有很多金融創新，但并不都符合金融穩定性的測試。為支付技術和數字貨幣設置良好的防護欄非常重要。關于可能推行的央行數字貨幣，有一些重大政策問題需要考慮。（金十）[2022/3/4 13:36:34]

?2nd-preimageresistance—要找到與任何指定輸入具有相同輸出的任何第二輸入，在計算上是不可行的，例如，給定x，要找到一個第二原像x'=x，使h(x')=h(x)。

?collisionresistance—要找到任意兩個散列到相同輸出的不同輸入，在計算上是不可行的，例如，使h(x')=h(x)。

需要注意的是：

a.2nd-preimageresistance可以歸約為collisionresistance，即collisionresistance滿足，則2nd-preimageresistance必定滿足。

動態 | 重慶市發布關于防范假借區塊鏈名義非法集資的風險提示:近日，重慶市互聯網金融風險專項整治工作領導小組辦公室、重慶市打擊非法活動領導小組辦公室聯合發出風險提示， 近期，“虛擬貨幣”炒作有抬頭的跡象，一些不法分子借機炒作區塊鏈概念，以所謂“虛擬貨幣”“區塊鏈商城”“區塊鏈游戲”等名義非法吸收公眾資金，侵害公眾權益。希望廣大投資者提高風險意識，對非法金融活動保持警惕，及時舉報相關違法犯罪線索，謹防上當受騙。（重慶商報）[2019/12/25]

b.preimage-resistance不可以歸約為collisionresistance，即collisionresistance滿足，則preimageresistance未必滿足。

2.什么是randomoracle(RO)？

randomoracle(RO)用以下模型來描述：

?有一個黑盒子。盒子里住著一個侏儒，還有一本大書和一些骰子。

動態 | IBM發布了關于在區塊鏈中抵制重播攻擊的專利:據Cointelegraph消息，IBM正在通過應用程序增加其區塊鏈專利庫，以提高區塊鏈網絡的安全性，該專利于2016年10月首次提交，由美國專利商標局于3月12 日公布。該專利的標題是“在許可和隱私保護區塊鏈網絡中有效抵制重放攻擊”，概述了在有效保持用戶權限和隱私的同時抵御此類攻擊的安全技術。[2019/3/14]

?我們可以向盒子里輸入一些數據。

?給定侏儒一些事先沒有看到的輸入，他用骰子在一些常規空間中均勻且隨機地生成一個新的輸出。侏儒還會在書中寫下輸入和新生成的輸出。

?如果給定侏儒一個已經看到的輸入，他就用書來恢復他上次返回的輸出，并再次返回。

簡單來概括下RO的行為，假設輸入為x：

?如果x之前輸入過，則直接返回對應的H.

?如果x未曾輸入過，則RO會在完全隨機的在值域里生成一個由0,1組成的字符串。

美國商品期貨交易委員會將在2018年1月23日召開關于加密數字貨幣的會議:美國商品期貨交易委員會將在2018年1月23日召開關于加密數字貨幣的會議，本次會議將由美國商品期貨交易委員會技術咨詢委員會主辦，由美國商品期貨交易委員會委員Brian Quintenz主持。會議預計將會對虛擬貨幣市場的監管和發展做進一步討論。2014年，美國商品期貨交易委員會曾宣布，比特幣和其他虛擬貨幣是《美國商品交易法》（CEA）內所涵蓋的“商品”。[2018/1/8]

需要注意的是：

?這里的完全隨機意味著，連RO自己都不知道最終會是一個什么值，它是沒有規則可循的，這是和Hash的主要區別，任何Hash都是有自己的計算規則的。

但是在現實的世界中，實現一個真正的RO是很困難的；因此，我們需要為RO尋找一個潛在候選者，需要盡可能的使得輸出看起來是隨機的。Hash函數是一個不錯的選擇，一個安全的Hash函數需要滿足preimage-resistance、2nd-preimageresistance、collisionresistance。一個可以當做RO的Hash是肯定要滿足這三個屬性的，但是滿足這三個屬性的Hash不一定就可以當做RO；它們之間是一種必要不充分關系。更多的細節可以參考Whatisthe"RandomOracleModel"andwhyisitcontroversial?

3.Hash在ECDSA和Schnorr簽名算中的要求?

在論文OnthesecurityofECDSAwithadditivekeyderivationandpresignatures和OntheExactSecurityofSchnorr-TypeSignaturesintheRandomOracleModel中提到，ECDSA和Schnorr簽名算法里的Hash函數都需要可以被認為是RO，才是安全的。根據前面的描述，則這個Hash需要滿足CHF的所有安全屬性preimage-resistance、2nd-preimageresistance、collisionresistance。

4.關于Sinsemilla哈希函數?

Sinsemilla哈希函數是由DairaHopwood和SeanBowe一起設計，底層依賴ECDLP(EllipticCurveDiscreteLogarithmProblem)。在固定長度的輸入下，Sinsemilla哈希函數滿足collisionresistance，不滿足preimageresistant屬性，原因可以參考DairaHopwood的回答。

根據Zcash協議說明書，設計Sinsemilla哈希函數的初衷是為了在零知識證明算法Halo2的執行過程中，充分利用Lookup-friendly的優勢，來提高Halo2的執行效率；因此，Sinsemilla哈希函數是一個Lookup-friendly的哈希函數，它更適合用于承諾的計算和Merkletreeroot的計算。

5.總結

再次感謝DairaHopwood的指導，讓我們對cryptographichashfunction(CHF)的使用有了更深的認知。我們將繼續廣泛聽取意見，在高效性和安全性方面對設計方案進行持續優化。

Sinsemilla哈希函數會仍然用于Olavm設計中的其他合適模塊；簽名部分的Hash函數，我們將會在安全的哈希函數中，擇優選擇，比如Poseidon哈希函數、ReinforcedConcrete哈希函數等。

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