מרעיון ליישום: אנו משנים את סכימת החתימה הדיגיטלית הקיימת של העקומה האליפטית כך שתהיה דטרמיניסטית, ועל בסיסה אנו מספקים פונקציות להשגת מספרים פסאודו אקראיים הניתנים לאימות בתוך הבלוקצ'יין.

רעיון

בסתיו 2018, ה-Waves blockchain כלל חוזים חכמים ראשונים הופעלו, מיד עלתה השאלה לגבי האפשרות לקבל מספרים פסאודו אקראייםאתה יכול לסמוך.

בתמיהה לגבי השאלה הזו, הגעתי לבסוף למסקנה: כל בלוקצ'יין הוא תא; אי אפשר להשיג מקור מהימן של אנטרופיה במערכת סגורה.

אבל עדיין אהבתי רעיון אחד: אם אורקל אקראי יחתום על נתוני משתמש באלגוריתם דטרמיניסטי, ואז המשתמש תמיד יוכל לאמת חתימה כזו באמצעות המפתח הציבורי, ויהיה בטוח שהערך המתקבל הוא ייחודי. האורקל, לא משנה כמה קשה הוא רוצה, אינו מסוגל לשנות דבר; האלגוריתם מייצר תוצאה חד משמעית. בעיקרו של דבר, המשתמש מתעד את התוצאה, אך אינו יודע אותה עד שהאורקל מפרסם אותה. מסתבר שאי אפשר לסמוך על האורקל בכלל, אלא לבדוק את התוצאה של עבודתו. לאחר מכן, במקרה של אימות מוצלח, חתימה כזו יכולה להיחשב כמקור אנטרופיה למספר פסאודו-אקראי.

פלטפורמת הבלוקצ'יין של Waves משתמשת בסכימת חתימה EdDSA אפשרות Ed25519. בסכימה זו, החתימה מורכבת מהערכים R ו-S, כאשר R תלוי בערך אקראי, ו-S מחושב על סמך ההודעה הנחתמת, המפתח הפרטי ואותו מספר אקראי כמו R. מסתבר כי אין תלות ייחודית לאותו. יש הרבה חתימות חוקיות להודעת משתמש.

ברור שבצורתה הטהורה, חתימה כזו אינה יכולה לשמש כמקור למספרים פסאודו-אקראיים, מכיוון שהיא לא דטרמיניסטית ולכן, האורקל יכולה לתפעל אותה בקלות.

אבל, כפי שהתברר, אפשר למעשה להפוך אותו לדטרמיניסטי.

היו לי תקוות גדולות פונקציה אקראית ניתנת לאימות (VRF), אבל לאחר שלמדתי את החומרה, נאלצתי לנטוש את האפשרות הזו. למרות ש-VRF מציע גרסה דטרמיניסטית של החתימה וההוכחה שלה, יש מקום מוזר באלגוריתם שפותח חור שחור למניפולציה של האורקל. כלומר, בעת חישוב הערך של k (סעיף 5.1) נעשה שימוש במפתח פרטי, שנותר לא ידוע למשתמש, מה שאומר שהמשתמש לא יכול לאמת את נכונות החישוב של k, מה שאומר שהאורקל יכול להשתמש בכל ערך של k שהוא צריך ובמקביל לתחזק מסד נתונים של התכתבויות של k והנתונים החתומים על מנת שתמיד יהיה מסוגל לחשב מחדש את התוצאה הנכונה מנקודת המבט של VRF . אם אתה רואה ציור המבוסס על VRF מבלי לחשוף את המפתח הפרטי, אתה יכול להיות חכם: ציין את הצורך לחשוף את המפתח, או להוציא אותו מהחישוב של k, אז המפתח הפרטי יתגלה אוטומטית כאשר החתימה הראשונה מופיעה . באופן כללי, כפי שכבר הוזכר, תכנית מוזרה לאורקל אקראי.

לאחר מחשבה קטנה וגיוס תמיכת אנליסטים מקומיים, נולדה תוכנית העבודה של VECRO.

VECRO הוא קיצור של Verifiable Elliptic Curve Random Oracle, שפירושו ברוסית אורקל אקראי שניתן לאימות על עקומות אליפטיות.

הכל התברר די פשוט; כדי להשיג דטרמיניזם, אתה צריך לתקן את הערך של R לפני הופעת ההודעה שיש לחתום. אם R מחויב ומהווה חלק מההודעה הנחתמת, מה שמבטיח עוד יותר ש-R מחויב בהודעה הנחתמת, הערך של S נקבע באופן ייחודי על ידי ההודעה של המשתמש ולכן יכול לשמש כמקור למספרים פסאודו אקראיים.

בתכנית כזו, זה לא משנה איך R קבוע; זה נשאר באחריות האורקל. חשוב ש-S ייקבע באופן ייחודי על ידי המשתמש, אך ערכו אינו ידוע עד שהאורקל יפרסם אותו. כל מה שרצינו!

אם כבר מדברים על R קבוע, שים לב לזה בשימוש חוזר ב-R בעת חתימה על הודעות שונות, הוא חושף באופן ייחודי את המפתח הפרטי בסכימת EdDSA. זה הופך להיות חשוב ביותר עבור הבעלים של האורקל לבטל את האפשרות של שימוש חוזר ב-R כדי לחתום על הודעות משתמש שונות. כלומר, עם כל מניפולציה או קנוניה, האורקל תמיד יסתכן באיבוד המפתח הפרטי שלו.

בסך הכל, על האורקל לספק למשתמשים שתי פונקציות: אתחול, שמתקן את הערך R, וחתימה, שמחזירה את הערך S. במקרה זה, הזוג R, S הוא החתימה הניתנת לאימות הרגילה של הודעת משתמש המכילה ערך קבוע. ערך R ונתוני משתמש שרירותיים.

ניתן לטעון שהתכנית הזו לבלוקצ'יין היא לא יותר מאשר רגילה סכימת התחייבות-הרחבת. בעיקרון, כן, זו היא. אבל יש כמה ניואנסים. ראשית, האורקל תמיד עובד עם אותו מפתח בכל הפעולות, למשל, זה נוח לשימוש בחוזים. שנית, קיים סיכון שהאורקל יאבד את המפתח הפרטי אם הוא מתנהג בצורה לא נכונה, למשל, האורקל מאפשר לעשות דגימות של התוצאה, אז מספיק לעשות רק שתי בדיקות כדי לגלות את המפתח הפרטי ולהרוויח מלא גישה לארנק. שלישית, חתימה הניתנת לאימות מקורית על הבלוקצ'יין ומהווה מקור לאקראיות היא יפה.

במשך שישה חודשים רעיון היישום רחש בראשי, עד שלבסוף הופיעה מוטיבציה בטופס מענק ממעבדות Waves. עם מענק גדול מגיעה אחריות גדולה, אז הפרויקט יהיה שם!

Реализация

אז בפרויקט הזה VECRO יושם ב-Waves blockchain במצב בקשה-תגובה באמצעות עסקאות העברה בין המשתמש לאורקל. במקביל, מותקן על חשבון האורקל סקריפט השולט על העבודה אך ורק בהתאם להיגיון המתואר לעיל. עסקאות אורקל מאומתות וכל שרשרת האינטראקציה של המשתמש משוחזרת. כל ארבע העסקאות מעורבות באימות הערך הסופי; החוזה החכם מחבר אותן יחד עם חוט אימות קפדני, בודק את כל הערכים צעד אחר צעד ולא משאיר מקום למניפולציה כלשהי.

שוב, לשים את זה בצד ולהבהיר את זה. האורקל לא רק עובד לפי התוכנית המוצעת. עבודתו נשלטת לחלוטין ברמת הבלוקצ'יין על ידי המבוססים בחוזקה עם חוזה חכם. צעד שמאלה והעסקה פשוט לא תצא לפועל. לכן, אם עסקה כלולה בבלוקצ'יין, המשתמש אפילו לא צריך לבדוק כלום; מאות צמתי רשת כבר בדקו הכל עבורו.

נכון לעכשיו, יש VECRO אחד שפועל ברשת האינטרנט של Waves (אתה יכול להפעיל משלך, זה לא קשה, רק תסתכל על דוגמה לתצורה). הקוד הנוכחי פועל ב-PHP (על WavesKit, על איזה אמרתי לך קודם).

על מנת להשתמש בשירות אורקל עליך:

• תקן R;
  • שלח לפחות 0.005 Waves ל-oracle כינוי init@vecr;
  • קבל את ה-R-code בשדה המצורף בהעברת אסימון R-vecr 1 מהאורקל למשתמש;
• קבל חתימה;
  • שלח לפחות 0.005 Waves ל-oracle כינוי random@vecr, וגם חייב לציין את קוד ה-R שהתקבל קודם לכן ונתוני משתמש נוספים בשדה הקובץ המצורף;
  • קבל את ה-S-code בשדה המצורף בהעברת אסימון S-vecr 1 מהאורקל למשתמש;
• השתמש ב-S-code כמקור למספר פסאודו-אקראי.

ניואנסים של היישום הנוכחי:

• גלים הנשלחים לאורקל משמשים כעמלה עבור עסקת ההחזרה למשתמש, עד למקסימום של 1 Waves;
• R-code הוא שרשור של בתים של התו 'R' וערך R המקודד ב-32 בתים base58;
• R-code בקובץ המצורף צריך להיות ראשון, נתוני משתמש באים אחרי R-code;
• S-code הוא שרשור של בייט של התו 'S' וערך מקודד base32 של 58 בתים של S;
• S הוא תוצאה של חלוקת מודולו, כך שלא תוכל להשתמש ב-S כמספר פסאודו-אקראי מלא של 256 סיביות (מספר זה יכול להיחשב כמספר פסאודו-אקראי של 252 סיביות לכל היותר);
• האפשרות הפשוטה ביותר היא להשתמש ב-Hash של קוד S כמספר פסאודו אקראי.

דוגמה לקבלת קוד S:

• אִתחוּל: https://wavesexplorer.com/tx/8gc8jwM7JrPNehoDs7NVyos7BsufYktvkwVW1B6FAY6
• קבלת קוד R: https://wavesexplorer.com/tx/9eB25SbzEwvHEbm8pcKj7MGDrYv1u3Fxpj696FkJ96hd
• שאילתה של התוצאה של חתימת קוד R ונתוני משתמש "אקראי": https://wavesexplorer.com/tx/6faoFJobEsugDFYmYmfsbtQYABmckNuE2kevaLh7ifzz
• קבלת קוד S: https://wavesexplorer.com/tx/C5VrFLQcprbA1KXAToaNvMP4Kg2rq43NkwWuADAA7wXX

מנקודת מבט טכנית, האורקל מוכן לחלוטין לעבודה, אתה יכול להשתמש בו בבטחה. מנקודת המבט של השימוש של המשתמש הממוצע, חסר ממשק גרפי נוח, זה יצטרך לחכות.

אשמח לענות על שאלות ולקבל הערות, תודה.

מקור: www.habr.com