RES:Sin7y团队解读：关于Sinsemilla哈希函数在OlaVM中的应用_ESI

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'。

Beosin：Rabby项目遭受黑客攻击，涉及金额约20万美元:金色财经报道，据Beosin EagleEye Web3安全预警与监控平台监测显示，Rabby项目遭受黑客攻击。因为RabbyRouter的_swap函数存在外部调用,任意人都可以调用该函数，转走授权该合约用户的资金。目前攻击者已在Ethereum，BSC链，polygon，avax，Fantom，optimistic，Arbitrum发起攻击，请用户取消对相应合约的授权。以下是存在问题的合约：

Bsc合约地址:0xf756a77e74954c89351c12da24c84d3c206e5355、

Ethereum合约地址：0x6eb211caf6d304a76efe37d9abdfaddc2d4363d1、

optimistic合约地址：0xda10009cbd5d07dd0cecc66161fc93d7c9000da1、

avax合约地址：0x509f49ad29d52bfaacac73245ee72c59171346a8、

Fantom合约地址：0x3422656fb4bb0c6b43b4bf65ea174d5b5ebc4a39、

Arbitrum合约地址：0xf401c6373a63c7a2ddf88d704650773232cea391、

Beosin安全团队分析发现攻击者(0xb687550842a24D7FBC6Aad238fd7E0687eD59d55)已把全部获得的代币兑换为相应平台币，目前被盗资金已全部转移到Tornado Cash中。Beosin Trace将对被盗资金进行持续追踪。[2022/10/12 10:31:31]

??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)。

《绝地求生》开发商旗下RisingWings为全球电子竞技服务COMPETZ首发PFP NFT:5月9日消息，《绝地求生》开发商 KRAFTON 旗下独立工作室 RisingWings 宣布将为基于区块链的全球电子竞技服务 COMPETZ 发行首个 PFP NFT，这些 NFT 能用作 COMPETZ 的个人资料图像，首次铸造将发行 1000 枚，按照稀有度将分为传奇、史诗、稀有、稀有和普通五个不同等级，PFP 越稀有，用户奖励越高。如果用户拥有两个或更多 PFP，奖励则将叠加。NFT 铸造将于 5 月 10 日通过 BORA PORTAL 进行。（Businesswire）[2022/5/9 2:59:57]

??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。

NFT作家RisingSun在Sole-X发行《达摩》系列NFT:据官方消息NFT艺术家RisingSun的作品《达摩》系列已上线于TriumphX属下NFT市场Sole-X。这次RisingSun的《达摩》系列由Mcdonald1,2,3与Dharma Coke1,2,3构成。TriumphX曾发行过Kim Joong-man, Kim Hong-mo, Lee Mok-eul, Kim Seok-young 等著名艺术家的NFT作品。[2021/5/18 22:15:26]

2.什么是randomoracle(RO)？

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。

仙人掌CTS智能合约已通过Beosin(成都链安）安全审计:据官方消息，Beosin（成都链安）近日已完成仙人掌CTS智能合约项目的安全审计服务。

?仙人掌CTS是基于波场底层打造的一个去中心化开放金融底层基础设施。结合跨链，同时包含去中心化稳定数字货币，去中心化预言机，去中心化保险，流动性挖矿，智能挖矿等等功能的创新和聚合，进而打造全面的去中心化金融平台。仙人掌CTS代币无ICO、零预挖且零私募，社区高度自治。仙人掌CTS将会在9月28日晚20点上线Justswap,并开启流动性挖矿。

合约地址：TST5pvck2DSYXJk3hkuGH3t1AisCAT4t1s

审计报告编号：202009262149[2020/9/28]

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?

Sino Global Capital宣布对FTX进行B轮投资:2020年3月2日，总部位于北京的Sino Global Capital的投资机构Liquid Value宣布对香港的加密货币衍生品交易所FTX进行B轮投资。[2020/3/2]

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。

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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