Neptune

关于

Neptune 是针对 Poseidon 哈希函数 的 Rust 实现，专为 Filecoin 优化。

Neptune 已经通过 ADBK 咨询公司的审计，并被认为是完全符合论文 (Starkad 和 Poseidon：适用于零知识证明系统的新的哈希函数) 的。

Neptune 最初专门针对 BLS12-381 曲线。尽管 API 允许对其他域进行类型专化，但轮数、常量以及 s-box 选择可能不正确。只要备用域是约 256 位的素域，Neptune 旨在实现的 128 位安全性将适用。存在一个运行时断言，如果为没有 32 字节精确表示的域生成常量，则断言将失败。符合条件的 Pasta 曲线 由 Neptune 明确支持。

在 1.0.0 版本发布时，Neptune 在 RTX 2080Ti GPU 上可以构建 4GiB 输入的 8-ary Merkle 树，耗时 16 秒。

实现规范

Filecoin 的 Poseidon 规范发布在 Filecoin 规范文档 此处。此外，Markdown 和 PDF 版本已在本仓库的 spec 目录中镜像。

为规范做出贡献

PDF 渲染说明

规范PDF的渲染使用Typora。下载规范的Markdown文件此处，在Typora中打开文件，进行修改并保存，然后将文件导出为PDF。

确保规范文档保持同步

在修改neptune中的规范文档时，请确保规范PDF文件poseidon_spec.pdf是Markdown规范poseidon_spec.md的PDF渲染版本。

如果您在neptune中对规范进行了修改，您必须在此处对Filecoin规范进行相同的修改，从而确保三个文档（一个Markdown+Latex和另一个PDF在neptune中，以及一个Markdown+MathJax在filecoin-project/specs中）保持同步。

环境变量

• EC_GPU_FRAMEWORK=<cuda | opencl>允许选择是否使用CUDA或OpenCL实现。如果没有设置，如果有可用，将使用cuda。

• EC_GPU_CUDA_NVCC_ARGS

默认情况下，CUDA内核为多个架构编译，这可能会花费很长时间。EC_GPU_CUDA_NVCC_ARGS可以用来覆盖这些参数。输入和输出文件仍会自动设置。

// Example for compiling the kernel for only the Turing architecture
EC_GPU_CUDA_NVCC_ARGS="--fatbin --gpu-architecture=sm_75 --generate-code=arch=compute_75,code=sm_75"

Rust特性标志

Neptune还支持批处理哈希和树构建，这些操作可以在GPU上执行。纯CUDA/OpenCL批处理哈希是通过内部的proteus模块实现的。要使用proteus，请使用opencl和/或cuda特性编译neptune。

cuda和opencl特性可以单独使用或一起使用。如果同时使用cuda和opencl，您还可以通过NEPTUNE_GPU_FRAMEWORK环境变量选择要使用哪个实现。

算术

启用cuda/opencl特性时，CUDA/OpenCL内核会使用特定的算术。这些算术需要在编译时通过Rust特性标志指定。可用特性有arity2、arity4、arity8、arity11、arity16、arity24、arity36。当启用strengthened特性时，每种算术都会有一个额外的强化版本可用。

当使用cuda特性时，内核在编译时生成。使用的算术越多，编译时间越长。因此，默认情况下没有启用特定的算术。您需要至少设置一个。

字段

启用cuda/opencl特性时，CUDA/OpenCL内核为特定的字段生成。这些字段需要在编译时通过Rust特性标志指定。可用特性有bls（用于BLS12-381）和pasta（用于Pallas和Vesta曲线的标量字段）。

运行测试

由于内核的编译时间取决于使用的算术数量，因此默认情况下没有启用特定的算术。为了运行测试，必须显式启用所有算术。例如，要在CUDA实现上运行所有测试，请运行

cargo test --no-default-features --features cuda,bls,pasta,arity2,arity4,arity8,arity11,arity16,arity24,arity36

按字段和预像长度基准测试Poseidon

在BLS12-381、Pallas和Vesta标量字段上对Poseidon进行基准测试，用于长度为2、4、8或11的前像

cargo bench arity-<preimage len>

使用特定字段（bls、pallas或vesta）和前像长度对Poseidon进行基准测试

cargo bench arity-<preimage len>/<field name>

海绵API

Neptune实现了字段元素的加密海绵API并作为其参考实现。该SpongeAPI trait定义了相关的API方法。请参阅源代码中的API使用示例，包括电路和无电路。

历史

Neptune最初是从Dusk的参考实现启动的。

更改

更改日志

许可证

MIT或Apache 2.0