HashWires 🐙 :: 发放凭证的区间证明

这是Rust对HashWires: Hyperefficient Credential-Based Range Proofs中描述的区间证明方案的实现，该方案被Privacy Enhancing Technologies (PETS) 2021会议接受，由Konstantinos Chalkias and Shir Cohen and Kevin Lewi and Fredric Moezinia and Yolan Romailler提出。有关HashWires工作原理的更简化演示可在ZKProof博客文章中找到。

HashWires是一种基于哈希的区间证明协议，适用于存在可信第三方（通常为凭证颁发者）可以生成承诺的场景。我们将其称为“基于凭证”的区间证明（CBRPs）。它改进了通常仅限于小间隔范围的微支付哈希链解决方案，实现了证明生成和验证时间的指数级加速。在证明大小和计算成本方面，我们表明HashWires与Bulletproofs在32位和64位数值方面都具有可比性。

尽管CBRPs在灵活性方面不如通用零知识区间证明，但我们提供了一系列应用，在这些应用中，凭证颁发者可以利用HashWires为私有值提供区间证明，而无需依赖重型加密工具和假设。

潜在应用

• KYC区间证明（例如，年龄证明）
• 2D/3D位置区间证明（你可以
• 收入证明（例如，向房东证明）而不透露确切的银行账户余额或工资单薪水
• 时间戳区间（例如，用于数字证书）
• 顶级%排名（例如，在线竞赛排名）
• 成分的%区间（例如，在食品和化学品产品中，表明合规性，但无需透露配方）
• 微支付（例如，逐步可赎回的现金支票）
• 拍卖系统，其中投标人希望隐藏他们的可用资金（因为这会泄露他们可以走多远的信息）

注意：HashWires中使用的承诺不是同态的，因此不能用于在区块链应用中添加机密金额。

文档

假设Alice是一个可信的发行者，Bob正在请求为其年龄（他43岁）生成一个HashWires承诺。Carol是一个验证者，她应该确信Bob的年龄大于21岁。他们都同意使用以下定义：base: u32，它定义了每个哈希链的长度，以及max_number_bits: usize，它表示在这个用例中支持的最大数的位数。

给定Bob的年龄value: BigUint，Alice选择一个seed: [u8]，并为这个承诺实例化一个Secret，代码如下：let secret = Secret::<Blake3>::gen(&seed, &value);。这个secret可以使用任何哈希函数（在这个例子中我们使用Blake3）。

Alice现在可以生成一个承诺，代码如下：let commitment = secret.commit(base, max_number_bits);。目前这个包只能支持集合{2, 4, 16, 256}中的base。如果需要，可以使用let commitment_bytes = commitment.serialize();序列化承诺，并将其提供给Bob（实际上由Alice的密钥签名）。

Bob现在可以生成一个范围证明，代码如下：let proof = secret.prove(base, max_number_bits, &threshold);，其中threshold: BigUint是Carol请求的挑战（范围值）（在我们的例子中是21）。

给定HashWires的commitment和proof，Carol可以通过以下方式验证范围证明的声明：commitment.verify(&proof, &threshold);，如果失败，将返回一个HwError。

// A full HashWires cycle with serialized outputs.
fn prove_and_verify(
    base: u32,
    max_number_bits: usize,
    value: &BigUint,
    threshold: &BigUint,
) -> Result<(), HwError> {
    // Pick a random 32-byte seed.
    let mut rng = OsRng;
    let mut seed = vec![0u8; 32];
    rng.fill_bytes(&mut seed);

    // Generate secret.
    let secret = Secret::<Blake3>::gen(&seed, &value);

    // Generate and serialize commitment.
    let commitment = secret.commit(base, max_number_bits)?;
    let commitment_bytes = commitment.serialize();

    // Generate and serialize a HashWires proof.
    let proof = secret.prove(base, max_number_bits, &threshold)?;
    let proof_bytes = proof.serialize();

    // Verify a range proof over a commitment.
    commitment.verify(&proof, &threshold)?;
    Commitment::<Blake3>::deserialize(&commitment_bytes, base)
        .verify(&Proof::deserialize(&proof_bytes)?, &threshold)
}