Sin7y团队解读：关于Sinsemilla哈希函数在OlaVM中的应用

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'。

Binance Labs向币安转入450万枚LOKA:4月19日消息，据推特用户余烬监测，Binance Labs 地址于昨日向币安转入 450 万枚 LOKA（价值约 271 万美元）。余烬表示，Binance Labs 投资获得 LOKA 数量为 600 万，目前已解锁 450 万，还有两期共计 150 万 LOKA 尚未解锁。[2023/4/19 14:14:19]

??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)？

元宇宙公司“优立科技”完成近亿元Pre-B轮融资:4月12日消息，元宇宙核心技术提供商“优立科技”宣布完成近亿元Pre-B轮融资，本轮融资由鲲鹏一创、和诚资本等机构投资。资金将主要用于产品迭代、市场拓展以及技术团队扩充。

据悉，优立科技（Eulee）是一家元宇宙核心技术提供商，专注为企业提供三维数据管理、数字孪生创建及应用。其旗下产品包括三维数据渲染引擎udStream、元宇宙SaaS云平台产品EuleeVerse、高精建模技术以及全息虚拟现实应用系统。[2023/4/12 13:59:09]

randomoracle(RO)用以下模型来描述：

?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。

灰度比特币信托负溢价率扩大至48.18%，再创新高:12月13日消息，根据Tokenview链上数据显示，当前灰度总持仓量达151.46亿美元，主流币种信托溢价率如下：

BTC，-48.18%；

ETH，-51.13%；

ETC，-69.63%；

LTC，-56.5%；

BCH，-42.55%。[2022/12/13 21:40:58]

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。

SBF聘请白领律师Mark Cohen作为其辩护律师:金色财经报道，SBF的发言人证实，SBF在FTX破产后聘请白领律师Mark Cohen作为其辩护律师。Cohen在Cohen and Gresser律师事务所领导白领刑事辩护和监管小组，最近她曾代理Ghislaine Maxwell的性交易案件。Cohen还在2014年赢得了针对美国证券交易委员会的内幕交易案。[2022/12/7 21:27:12]

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。

报告：以太坊合并可能对DeFi协议、稳定币产生负面影响:金色财经报道，根据DappRadar发布的一份报告，以太坊即将到来的合并可能会大大影响DeFi协议在链上的运作方式。报告指出，合并可能会减慢交易时间，或者造成DeFi借贷协议服务中断，给平台带来麻烦。这可能会使稳定币价值暴跌，并使DeFi借贷池缩小。DappRadar的数据分析师Pedro Herrera表示，合并对以太坊市场供应的负面影响可能会影响DeFi流动性池，即使以太坊权益证明机制的过渡顺利进行。（CoinDesk）[2022/8/27 12:51:55]

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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