Сравнительный анализ эффективности алгоритмов хэширования с точки зрения применения в схемах zk-SNARK в распределенных реестрах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе представлен сравнительный анализ эффективности алгоритмов хэширования с точки зрения применимости в системах на основе протокола неинтерактивного доказательства знания с нулевым разглашением zk-SNARK. Были рассмотрены хэш-функции sha256, sha3, poseidon, mime, blake2, которые находят наибольшее применение в современных распределенных реестрах. Для проведения экспериментов с замером параметров была разработана инфраструктура на основе набора инструментов ZoKrates. На основе полученных результатов определены границы практической применимости алгоритмов для задачи доказательства знания прообраза хэш-функции с помощью схем zk-SNARK в распределенных реестрах, а также выявлены возникающие проблемы эффективности.

Об авторах

Д. О. Кондырев

Новосибирский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: dkondyrev@gmail.com
Россия, 630090 Новосибирск, ул. Пирогова, д. 2

Список литературы

  1. Kondyrev D.O. Overview of privacy preserving technologies for distributed ledgers // Eurasian Journal of Mathematical and Computer Applications. 2021. V. 9. № 1. P. 55–68.
  2. Ben-Sasson E., Chiesa A., Genkin D., Tromer E., Virza M. SNARKs for C: Verifying program executions succinctly and in zero knowledge // CRYPTO'2013, LNCS. 2013. V. 8043. P. 90–108.
  3. Ben-Sasson E., Chiesa A., Garman C., Green M., Miers I., Tromer E., Virza M. Zerocash: Decentralized anonymous payments from bitcoin // IEEE Symp. Security and Privacy, San Jose, USA. 2014. P. 459–474.
  4. NIST. FIPS PUB180–2, Secure hash standard. 2002.
  5. NIST. FIPS PUB202, SHA-3 standard: permutation-based hash and extendable-output functions. 2015.
  6. Aumasson J.P., Neves S., Wilcox-O’Hearn Z., Winnerlein C. BLAKE2: simpler, smaller, fast as MD5 // ACNS2013, Proceedings of the 11th International Conference Applied Cryptography and Network Security, Banff, AB, Canada. 2013. V. 7954 of LNCS, P. 119–135.
  7. Grassi L., Khovratovich D., Rechberger C., Roy A., Schofnegger M. Poseidon: A New Hash Function for Zero-Knowledge Proof Systems // Proceedings of the 30th USENIX Security Symposium. 2021. V. 2021.
  8. Albrecht M., Grassi L., Rechberger C., Roy A., Tiessen T. MiMC: Efficient Encryption and Cryptographic Hashing with Minimal Multiplicative Complexity // ASIACRYPT 2016. Proceedings of the 22nd International Conference on the Theory and Application of Cryptology and Information Security, Hanoi, Vietnam. 2016. Part I.V. 10031 of LNCS. P. 191–219.
  9. Шнайер Б. Прикладная криптография: протоколы, алгоритмы и исходные коды на языке C. 2-е изд. СПб.: Альфа-книга, 2018. 1040 с.
  10. Sun X., Yu F.R., Zhang P., Sun Z., Xie W., Peng X. A survey on zero-knowledge proof in blockchain // IEEE network. 2021. V. 35. № 4. P. 198–205.
  11. Konkin A., Zapechnikov S. Zero knowledge proof and ZK-SNARK for private blockchains // Journal of Computer Virology and Hacking Techniques. 2023. P. 1–7.
  12. Thibault L.T., Sarry T., Hafid A.S. Blockchain scaling using rollups: A comprehensive survey // IEEE Access. 2022.
  13. Raikwar M., Gligoroski D., Kralevska K. SoK of Used Cryptography in Blockchain // IEEE Access. 2019. V. 7. P. 148550–148575.
  14. Wang L., Shen X., Li J., Shao J., Yang Y. Cryptographic primitives in blockchains // Journal of Network and Computer Applications. 2019. V. 127. P. 43–58.
  15. Virza M. On Deploying Succinct Zero-Knowledge Proofs // PhD Thesis. Massachusetts Institute of Technology. 2017. 131 p.
  16. Eberhardt J. Scalable and Privacy-preserving Off-chain Computations // PhD Thesis. Technical University of Berlin. 2021. 284 p.
  17. Yaga D., Mell P., Roby N., Scarfone K. Blockchain technology overview // NIST Interagency/Internal Report (NISTIR) – 8202. 2018.
  18. Grassi L., Khovratovich D., Luftenegger R., Rechberger C., Schofnegger M., Walch R. Reinforced concrete: A fast hash function for verifiable computation // Proceedings of the 2022 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security. 2022. P. 1323–1335.
  19. Eberhardt J., Tai S. ZoKrates – scalable privacy-preserving off-chain computations // IEEE Intern. Conf. Blockchain. Halifax, Canada. 2018. P. 1084–1091.
  20. https://github.com/Zokrates/ZoKrates – ZoKrates.
  21. Groth J. On the size of pairing-based non-interactive arguments // EUROCRYPT 2016. Proceedings of the 35th Annual International Conference on the Theory and Applications of Cryptographic Techniques, Vienna, Austria. 2016. Part II 35. P. 305–326.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024