• P256 VRF实现解读


    P256 VRF实现及其改造

    P256对应的椭圆曲线是:

    [y^2=x^3-3x+b ]

    公式推导

    假设k是私钥,G是公钥((g^k))
    m:表示已知的公共信息,比如当前要出的块号100

    H1:把任意信息映射到曲线上的点

    思路也很简单,将Hash(m)(注意是256位hash)作为曲线上的X,然后带入上述椭圆曲线公式,求出相应的Y即可.

    H2: 映射任意信息为(1,q)

    这个也很简答,就是Hash(...)%q即可.

    计算随机数

    [h=H_1(m) \ v=VRF_k(m)=h^k ]

    这就是所谓的可验证随机数,那么怎么让他可验证呢?

    随机数的proof

    随机生成一个r,然后计算

    [s=H_2(g,h,G,v,g^r,h^r) \ t=r-sk (mod p) ]

    然后把(v,s,t)一起打包发给验证方,

    如何验证

    上述信息中已知的有:

    1. g: 曲线公共参数
    2. h: H1(m) ,因为m已知,Hash方法也是已知
    3. G: 公钥
    4. v: 随机数,验证方明文收到
    5. t: 验证法明文收到
    6. s: 验证法明文收到

    生成gr,hr

    [g^r =g^{t+ks} =g^t cdot g^{ks} =g^t cdot {g^k}^s =g^t cdot G^s ]

    [h^r =h^{t+ks} =h^t cdot h^{ks} =h^t cdot {h^k}^s =h^t cdot v^s ]

    虽然验证人不知道k,也不知道r,但是知道h,g,G,v,s,t所以他可以计算出(s2=H_2(g,h,G,v,g^t cdot G^s,h^t cdot v^s))
    然后验证s2是否和s相等,如果相等,那就是k持有人按照规则计算出的随机数

    VRF优点

    1. 验证人只知道m,在k持有人没有广播之前不知道随机数是什么
    2. k持有人无法伪造随机数,否则过不了验证人.
      这就是所谓的随机数(除了k之外,其他任何人事先不知道)
      可验证(知道k公钥的任何人都知道k生成的随机数是否合规)

    针对S256曲线的改造

    谷歌给出的例子是针对P256的,但是无论是比特币还是以太坊及其衍生链,采用的都是S256曲线. 那么经过简单的改造就可以在S256曲线上使用VRF

    1. 使用S256曲线

    将使用的P256直接换成S256

    	//curve  = elliptic.P256()
    	curve=btcec.S256()
    	params = curve.Params()
    

    2. 修改H1

    前面提到H1实际上是把任意信息映射到曲线上的点,P256方案采用的曲线是
    (y^2=x^3-3x+b),而S256曲线是(y^2=x^3+b),稍微有一些区别,因此计算(y^2)的方法要修改

    // Use the curve equation to calculate y² given x.
    // only applies to curves of the form y² = x³ - 3x + b.
    func y2(curve *elliptic.CurveParams, x *big.Int) *big.Int {
    
    	// y² = x³ - 3x + b
    	x3 := new(big.Int).Mul(x, x)
    	x3.Mul(x3, x)
    
    	//threeX := new(big.Int).Lsh(x, 1)
    	//threeX.Add(threeX, x)
    	//
    	//x3.Sub(x3, threeX)
    	x3.Add(x3, curve.B)
    	x3.Mod(x3, curve.P)
    	return x3
    }
    

    3. 替换点乘

    P256代码中的ScalarMult和ScalarBaseMult都是使用的params上的方法,这个方法是在go标准库中的.标准库针对的椭圆曲线并不是S256,而是(y^2=x^3+b),因此不能使用,要替换成curve上的想用方法.

    把params.ScalarBaseMult替换成curve.ScalarBaseMult
    把params.ScalarMult替换成curve.ScalarMult

    参考文献

    google VRF
    spectrum 基于S256的VRF

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/baizx/p/11015740.html
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