区块链中的数学 - Pedersen承诺

Pedersen承诺产生方式,有些类似加密,签名之类的算法。但是,作为密码学承诺重在“承诺”,并不提供解密算法,即如果只有r,无法有效地计算出隐私数据v。

写在前面

上一篇介绍了密码学承诺中的hash承,也是最简单的承诺方式,本文继续讲用途更广泛的Pedersen承诺!

Pedersen Commitment

Pederson承诺是密码学中承诺的一种,1992年被Torben Pryds Pedersen在“Non-Interactive and Information-Theoretic Secure Verifiable Secret Sharing”一文中提出。 目前Pedersen Commitment主要搭配椭圆曲线密码学使用(当然也可以结合指数运算)。具有基于离散对数困难问题的强绑定性和同态加法特性的密文形式

以结合椭圆曲线为例来说明,Pedersen承诺核心公式表达:

C = r G + v H

上述公式中,C为生成的承诺值,G、H为特定椭圆曲线上的生成点,r代表着盲因子(Blinding factor),v则代表着原始信息。由于G、H为特定椭圆曲线上的生成点,所以r G、v H可以看作是相应曲线上的公钥(r、v同理也可以视为私钥)。

承诺生成和揭露过程如图:

由于引入了随机盲因子r,对于同一个v会就能产生不同的承诺c,即便敏感隐私数据v不变,最终的承诺c也会随着r的变化而变化,因此提供了信息论安全的隐匿性。这一点类似ECDSA,Schnorr签名采用的手法。

Pedersen承诺加法同态

Pedersen承诺还具有加法同态特性。所谓加法同态,即两数相加和的密文等于两数的密文相加!假设明文a, b ,加密函数e,满足: c = a + b e(a) + e (b) = e(c)

Pedersen承诺结合椭圆曲线天然地具备了加法同态的特性,这是椭圆曲线点运算的性质决定的。

假设有两个要承诺的信息$v_1,v_2$, 随机数$r_1,r_2$,生成对应的两个承诺: $C(v_1)=r_1G+v_1H$ $C(v_2)=r_2G+v_2H$

则$v_1+v_2$承诺结果: $C(v_1+v_2) =(r_1+r_2)G+(v_1+v_2)H$ $(r_1G+v_1H)+(r_2G+v_2H)$ $C(v_1)+C(v_2)$

Pedersen承诺还可以扩展构造$v_1*v_2$等复杂的情况,来证明新产生的承诺满足与原始承诺之间存在指定的约束关系。

小结

Pedersen承诺产生方式,有些类似加密,签名之类的算法。但是,作为密码学承诺重在“承诺”,并不提供解密算法,即如果只有r,无法有效地计算出隐私数据v。

目前Pedersen承诺在区块链中的应用主要在隐私币中,如zcash,MimbleWimble,Monero等。

其他业务系统中,适用于数据源向第三方证明承诺中的秘密数据满足一定的约束关系,其实这也是所有密码学承诺的主要的应用场景!

既然说到了Pederson承诺,Pederson还有一个可验证的密钥分享方案,下一节继续说说吧!

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/BVXgJE-rL8_r8n1xB5J-JA

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  • 发表于 2021-02-02 13:33
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