아이디어에서 구현까지: 우리는 기존 타원 곡선 디지털 서명 체계를 결정적으로 수정하고 이를 기반으로 블록체인 내에서 검증 가능한 의사 난수를 얻기 위한 기능을 제공합니다.

생각

2018년 가을, Waves 블록체인에는 최초의 스마트 계약 활성화, 획득 가능성에 대한 질문이 즉시 발생했습니다. 의사 난수믿을 수 있습니다.

이 질문에 대해 고민하다가 마침내 결론에 도달했습니다: 모든 블록체인은 세포이며, 폐쇄된 시스템에서 신뢰할 수 있는 엔트로피 소스를 얻는 것은 불가능합니다.

하지만 나는 여전히 한 가지 아이디어를 좋아했습니다. 무작위 오라클 결정론적 알고리즘을 사용하여 사용자 데이터에 서명하면 사용자는 항상 공개 키를 사용하여 이러한 서명을 확인할 수 있으며 결과 값이 고유하다는 것을 확인할 수 있습니다. 오라클은 아무리 원해도 아무것도 변경할 수 없으며 알고리즘은 명확한 결과를 생성합니다. 본질적으로 사용자는 결과를 기록하지만 오라클이 이를 게시할 때까지 이를 알 수 없습니다. 오라클을 전혀 신뢰할 수 없다는 것이 밝혀졌지만 작업 결과를 확인하십시오. 그런 다음 성공적인 검증의 경우 이러한 서명은 의사 난수에 대한 엔트로피 소스로 간주될 수 있습니다.

Waves 블록체인 플랫폼은 서명 체계를 사용합니다. EdDSA вариант Ed25519. 이 방식에서 서명은 R과 S 값으로 구성됩니다. 여기서 R은 임의의 값에 따라 달라지며 S는 서명되는 메시지, 개인 키 및 R과 동일한 난수를 기반으로 계산됩니다. 동일한 것에 대한 고유한 종속성은 없습니다. 사용자 메시지에는 유효한 서명이 많이 있습니다.

분명히 순수한 형태의 이러한 서명은 의사 난수의 소스로 사용할 수 없습니다. 왜냐하면 비결정적이어서 오라클에 의해 쉽게 조작될 수 있기 때문입니다.

그러나 알고 보니 이를 결정론적으로 만드는 것이 실제로 가능합니다.

나는 큰 희망을 품고 있었다 검증가능한 무작위 함수(VRF), 하지만 하드웨어를 연구한 후 이 옵션을 포기해야 했습니다. VRF는 서명과 그 증명의 결정론적 버전을 제공하지만 알고리즘에는 오라클 조작을 위해 블랙홀을 여는 이상한 위치가 있습니다. 즉, k의 값을 계산할 때(5.1 섹션) 사용자에게 알려지지 않은 개인 키가 사용됩니다. 이는 사용자가 k 계산의 정확성을 확인할 수 없음을 의미합니다. 이는 오라클이 필요한 k 값을 사용하는 동시에 대응 데이터베이스를 유지할 수 있음을 의미합니다. VRF의 관점에서 항상 올바른 결과를 다시 계산할 수 있도록 k와 서명된 데이터를 사용합니다. 개인 키를 공개하지 않고 VRF 기반 도면을 본다면 현명할 수 있습니다. 키를 공개하거나 k 계산에서 제외해야 함을 표시하면 첫 번째 서명이 나타날 때 개인 키가 자동으로 공개됩니다. . 일반적으로 이미 언급했듯이 무작위 오라클에 대한 이상한 계획입니다.

약간의 고민과 현지 분석가들의 지원을 받아 VECRO 작업 계획이 탄생했습니다.

VECRO는 Verifying Elliptic Curve Random Oracle의 약어로, 러시아어로 타원 곡선 위의 검증 가능한 랜덤 오라클을 의미합니다.

결정론을 달성하려면 서명할 메시지가 나타나기 전에 R 값을 수정해야 합니다. R이 커밋되고 서명 중인 메시지의 일부인 경우 R이 서명 중인 메시지에서 커밋되도록 보장하는 경우 S 값은 사용자의 메시지에 의해 고유하게 결정되므로 의사 난수의 소스로 사용할 수 있습니다.

그러한 계획에서는 R이 어떻게 고정되는지는 중요하지 않으며 이는 오라클의 책임으로 남아 있습니다. S는 사용자가 고유하게 결정하는 것이 중요하지만 오라클이 이를 게시할 때까지 그 값을 알 수 없습니다. 우리가 원했던 모든 것!

고정 R에 관해 말하자면, 재사용된 R 다양한 메시지에 서명할 때 EdDSA 체계의 개인 키를 고유하게 공개합니다. Oracle 소유자가 R을 재사용하여 다른 사용자 메시지에 서명할 가능성을 제거하는 것이 매우 중요해집니다. 즉, 조작이나 공모로 인해 오라클은 항상 개인 키를 잃을 위험이 있습니다.

전체적으로 오라클은 사용자에게 두 가지 기능, 즉 R 값을 수정하는 초기화와 S 값을 반환하는 서명을 제공해야 합니다. 이 경우 R, S 쌍은 고정된 값을 포함하는 사용자 메시지의 일반적으로 검증 가능한 서명입니다. 값 R 및 임의의 사용자 데이터.

블록체인에 대한 이러한 계획은 평범한 것에 불과하다고 주장할 수 있습니다. 커밋 확장 방식. 기본적으로는 그렇습니다. 그러나 몇 가지 뉘앙스가 있습니다. 첫째, 오라클은 항상 모든 작업에서 동일한 키를 사용하여 작동합니다. 예를 들어 이는 계약에서 사용하기 편리합니다. 둘째, 오라클이 잘못 동작하면 개인 키를 잃어버릴 위험이 있습니다. 예를 들어 오라클은 결과 샘플을 만들 수 있도록 허용한 다음 개인 키를 찾아 전체를 얻기 위해 두 번의 테스트만 하면 충분합니다. 지갑에 접근합니다. 셋째, 블록체인에서 기본적으로 검증 가능하고 무작위성의 원천이 되는 서명이 아름답습니다.

XNUMX개월 동안 구현 아이디어가 내 머리 속에 끓어올라 마침내 동기가 형태로 나타날 때까지 Waves Labs의 보조금. 큰 보조금에는 큰 책임이 따르므로 프로젝트는 거기에 있을 것입니다!

Реализация

그래서 이번 프로젝트에서는 VECRO가 구현되었습니다. 사용자와 오라클 간의 전송 트랜잭션을 사용하여 요청-응답 모드의 Waves 블록체인에서. 동시에 위에서 설명한 논리에 따라 작업을 엄격하게 제어하는 ​​스크립트가 oracle 계정에 설치됩니다. Oracle 트랜잭션이 확인되고 전체 사용자 상호 작용 체인이 복원됩니다. 네 가지 트랜잭션 모두 최종 값을 확인하는 데 관여하며, 스마트 계약은 이를 엄격한 확인 스레드로 연결하여 모든 값을 단계별로 확인하고 조작의 여지를 남기지 않습니다.

다시 한 번, 제쳐두고 더 명확하게 설명합니다. 오라클은 제안된 계획대로만 작동하는 것이 아닙니다. 그 작업은 확립된 기관에 의해 블록체인 수준에서 완전히 통제됩니다. 스마트 계약으로 긴밀하게. 왼쪽으로 이동하면 거래가 진행되지 않습니다. 따라서 트랜잭션이 블록체인에 포함되어 있으면 사용자는 아무것도 확인할 필요조차 없으며 수백 개의 네트워크 노드가 이미 모든 것을 확인했습니다.

현재 Waves 메인넷에는 하나의 VECRO가 실행되고 있습니다(스스로 실행할 수 있습니다. 어렵지 않습니다. 구성 예시를 살펴보세요). 현재 코드는 PHP에서 실행됩니다( WavesKit, 그것에 대해 아까 말했잖아).

Oracle 서비스를 사용하려면 다음을 수행해야 합니다.

• R을 수정하세요.
  • oracle 별칭 init@vecr로 최소 0.005개의 웨이브를 보냅니다.
  • 오라클에서 사용자에게 1개의 R-vecr 토큰을 전송할 때 첨부 필드에서 R-코드를 수신합니다.
• 서명을 받으세요.
  • 오라클 별칭인 random@vecr로 최소 0.005개의 웨이브를 전송하고 첨부 파일 필드에 이전에 수신한 R 코드와 추가 사용자 데이터를 표시해야 합니다.
  • 오라클에서 사용자에게 1개의 S-vecr 토큰을 전송할 때 첨부 필드에서 S-코드를 받습니다.
• 의사 난수 소스로 S 코드를 사용합니다.

현재 구현의 미묘한 차이:

• 오라클로 전송된 웨이브는 최대 1 웨이브까지 사용자에게 반환 트랜잭션을 위한 커미션으로 사용됩니다.
• R 코드는 'R' 문자 바이트와 32바이트 base58로 인코딩된 R 값을 연결한 것입니다.
• 첨부 파일의 R 코드가 먼저 와야 하며, 사용자 데이터는 R 코드 뒤에 와야 합니다.
• S 코드는 문자 'S'의 바이트와 32바이트 base58로 인코딩된 S 값을 연결한 것입니다.
• S는 모듈로 나누기의 결과이므로 S를 전체 256비트 의사 난수로 사용할 수 없습니다(이 숫자는 최대 252비트 의사 난수로 간주될 수 있음).
• 가장 간단한 옵션은 S 코드 해시를 의사 난수로 사용하는 것입니다.

S 코드 수신 예:

• 초기화: https://wavesexplorer.com/tx/8gc8jwM7JrPNehoDs7NVyos7BsufYktvkwVW1B6FAY6
• R 코드 얻기: https://wavesexplorer.com/tx/9eB25SbzEwvHEbm8pcKj7MGDrYv1u3Fxpj696FkJ96hd
• R 코드 서명 및 사용자 데이터 "무작위" 결과 쿼리: https://wavesexplorer.com/tx/6faoFJobEsugDFYmYmfsbtQYABmckNuE2kevaLh7ifzz
• S 코드 수신: https://wavesexplorer.com/tx/C5VrFLQcprbA1KXAToaNvMP4Kg2rq43NkwWuADAA7wXX

기술적인 관점에서 볼 때, 오라클은 작업 준비가 완전히 완료되었으므로 안전하게 사용할 수 있습니다. 일반 사용자의 사용 관점에서 볼 때 편리한 그래픽 인터페이스가 부족하므로 기다려야 합니다.

기꺼이 질문에 답변하고 의견을 받아들이겠습니다. 감사합니다.

출처 : habr.com