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。

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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'。

?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)。

突尼斯批准关于比特币和海外账户的法律草案:突尼斯批准关于比特币和海外账户的法律草案。（金十）[2021/7/13 0:46:42]

?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：

Cover Protocol发起关于铸币以继续Shield Mining的投票:据官方推特消息，DeFi保险协议Cover Protocol （COVER）已发布关于“铸造COVER代币以继续Shield Mining计划”的快照投票。[2021/6/4 23:09:54]

?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。

Coinnest发布关于QTUM与POS钱包关联的公告:Coinnest在官网公告中称，为强化POS钱包网络安全将暂时中断服务，并将POS供给周期从2周一次改为4周一次。[2018/6/18]

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?

汇币网发布关于MOAC暂停充值业务公告:由于MOAC主网上线，HB.top现已暂停MOAC的充值业务，提币业务不受影响。[2018/5/8]

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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