Sin7y團隊解讀：關于Sinsemilla哈希函數在OlaVM中的應用_STA

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。

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'。

愛交易宣布將業務主體遷至香港:據官方消息，7月25日，香港數碼港Web3 Big Demo Day活動如期舉行，愛交易作為戰略合作方在會上宣布將業務主體遷至香港，開啟全球化征程。

官方表示，自正式上線運營以來，數以萬計的交易員在愛交易平臺上分享了自己的策略，越來越多的用戶借助愛交易成為了更好的交易員。愛交易將業務主體遷至香港，無疑是看重香港在 WEB3 方向上發展的潛力，此舉有利于更好地開展業務。

另外，愛交易還在會上開放 V1.0 測試通道，邀請交易愛好者體驗。據官方消息，愛交易 V1.0 在腳本創作體驗、圖表流暢性、服務穩定性等方面均有提升。[2023/7/25 15:57:23]

??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。

.SWOOSH：Reveal時間表將于太平洋標準時間6月15日發布:金色財經報道，耐克旗下Web3可穿戴設備平臺.Swoosh在社交媒體發文宣布Reveal時間表將于太平洋標準時間6月15日星期四中午12點發布，更多相關信息將于下周公開。此前.Swoosh曾稱由于落后于計劃，原定于今天推出的Reveal時間表將延期發布，主要內容可能涉及未鑄造耐克首個數字運動鞋系列“Our Force 1”Box的處理計劃。[2023/6/10 21:27:39]

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。

?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：

博宇蓋樂推出元宇宙UGC平臺“Another Earth”:10月24日消息，虛擬互動娛樂平臺博宇蓋樂（Burning Galaxy）宣布推出元宇宙用戶生成內容（UGC）平臺“Another Earth”，用戶可設計高度詳細的化身并構建虛擬服裝、社交網絡，也能游覽新穎的虛擬世界畫廊，創建出的內容既可以在朋友之間分享，也能在內置平臺市場中交易。

據悉，今年一月，博宇蓋樂以1億美元估值完成1千萬美元A輪融資，經緯中國獨家領投。（prnewswire）[2022/10/24 16:37:16]

??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。

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?

以太坊錢包 Rainbow 上線 NFT 隱藏功能:金色財經消息，以太坊錢包 Rainbow 宣布上線 NFT 隱藏功能，為用戶提供隱藏 NFT 的選項。[2022/8/29 12:54:45]

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。

Hologram完成650萬美元種子輪融資，Polychain Capital領投:7月15日消息，元宇宙應用Hologram完成650萬美元種子輪融資，Polychain Capital領投，Nascent、Inflection、The Operating Group、Quantstamp、Neon DAO、Foothill Ventures和South Park Commons、Mike Shinoda、Kalos、Richard Ma、Naveen Jain等參投。融資將用于擴大團隊，招聘幾名關鍵員工，并提高能力以支持迅速增長的合作伙伴請求。據悉，Hologram允許用戶使用NFT圖像或角色作為頭像。（Venture Beat）[2022/7/15 2:14:08]

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。

參考

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

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

3.Zcash協議: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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來源：金色財經

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