SIS:关于Sinsemilla哈希函数在OlaVM中的应用-ODAILY

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。

关于Uniswap V3新增部署至Gnosis与Moonbeam链相关提案已开启投票:5月17日消息，Uniswap创始人Haydenz Adams在社交媒体发文表示，在Gnosis与Moonbeam链上部署Uniswap v3的提案现已开启投票。如果在Gnosis 与Moonbeam链部署Uniswap v3的提案均获通过，届时Uniswap v3将部署在7条链上。[2022/5/17 3:21:38]

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'。

发改委发布《关于进一步加强节能监察工作的通知》 监察对象暂未涉及加密货币挖矿:6月3日，国家发展改革委办公厅发布关于进一步加强节能监察工作的通知，根据重点监察内容显示，主要监察对象包括：1、近两年开工建设和竣工投产的“两高”项目；2、钢铁、焦化、有色金属、火电、石化、化工、建材等高耗能行业的重点企业；3、工业企业、大型公建、商场超市、公共机构等用能单位；4、年综合能源消费量1万吨标准煤及以上的用能单位及地方节能主管部门指定的其他用能单位；5、从事节能咨询、设计、评估、检测、审计、认证等服务的机构。综上所述，监察对象暂未涉及加密货币挖矿。（国家发展改革委官方公众号）[2021/6/3 23:08:35]

?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)。

声音 | BB：关于VOICE在中国的落地细节将会很快公布:据MEET.ONE消息，Block.one CEO BB刚刚在电报群解答社区对Voice的疑问，要点如下： 1.可以把voice看作是有史以来最公平的token分配。 有了voice，用户KYC之后，每个人每天都有平等的话语权； 2.针对为什么要KYC的质疑，BB回复：Voice是有能力匿名发布的，但出于合规考虑，KYC是难以避免的。如果你宁愿使用一个出售你的数据去获利的平台，也不愿意KYC的话，你也可以选择保持现状。另外，我们的KYC会遵守法律, 不会公布个人信息； 3.从价值和用户体验的角度来说，我们相信Voice的积极影响远远超过消极一面的, 大众会很快意识到这一点 ； 4.我们正在努力解决唯一身份验证问题，它的确切形式还有待最终确定, 我们希望利用KYC将价值返还给用户； 5.关于“中国用户能否 KYC”的问题，BB回复称更多关于中国用户落地细节很快会发布。[2019/6/5]

?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)。

委内瑞拉全国制宪大会批准了关于使用加密货币和石油币的法令:据bitcoin news报道，委内瑞拉全国制宪大会（ANC）已经批准了该国政府上周宣布批准了关于使用加密货币和该国石油币的法令。根据副总统的声明，这项法令旨在为金融和商业活动中替代机制的管理奠定基础。[2018/4/10]

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：

火币全球专业站发布关于4月3日17:00-18:00暂停提币审核的公告:因火币全球专业站系统维护，将在新加坡时间4月3日17:00起暂停提币审核，预计1小时内恢复，如系统维护提前完成，火币将会在第一时间恢复提币审核。[2018/4/3]

?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。

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?

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。

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。

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