Rust密码学库tari_crypto的使用,提供安全高效的加密算法和数字签名功能
Tari Crypto
这个crate是Tari Cryptocurrency项目的一部分。
该库的主要功能包括:
- Pedersen承诺
- Schnorr签名
- 通用公钥和私钥
- no-std支持
tari_crypto crate大量使用了优秀的Dalek库。Tari ECC的默认实现是Ristretto255曲线。
功能标志
bulletproofs_plus
添加对使用tari bulletproof plus库的范围证明的支持
serde
使用serde库为所有结构添加序列化和反序列化支持
borsh
使用borsh库为所有结构添加序列化和反序列化支持
precomputed_tables
使用优化的预计算表进行计算。虽然这比直接计算更快,但需要大量内存来存储,这对于小型no_std设备来说并不理想
WASM和FFI支持
TariCrypto提供了外部WASM和FFI包装器
基准测试
要运行基准测试:
$ cargo bench
基准测试使用Criterion并会生成漂亮的图表(如果安装了gnuplot)
完整示例代码
use tari_crypto::{
keys::{PublicKey, SecretKey},
ristretto::{RistrettoPublicKey, RistrettoSecretKey},
signatures::SchnorrSignature,
};
use rand;
fn main() {
// 生成密钥对
let mut rng = rand::thread_rng();
let k = RistrettoSecretKey::random(&mut rng);
let p = RistrettoPublicKey::from_secret_key(&k);
// 创建消息
let message = "Tari crypto example".as_bytes();
// 创建签名
let signature = SchnorrSignature::sign(k.clone(), p.clone(), &message, &mut rng).unwrap();
// 验证签名
assert!(signature.verify(&p, &message));
println!("Signature verified successfully!");
}
use tari_crypto::{
commitment::HomomorphicCommitment,
ristretto::{pedersen::PedersenCommitment, RistrettoSecretKey},
};
use rand;
fn main() {
// 生成随机数和盲化因子
let mut rng = rand::thread_rng();
let value = RistrettoSecretKey::random(&mut rng);
let blinding = RistrettoSecretKey::random(&mut rng);
// 创建Pedersen承诺
let commitment = PedersenCommitment::new(value.clone(), blinding.clone());
// 验证承诺
let expected = PedersenCommitment::new(value, blinding);
assert_eq!(commitment, expected);
println!("Commitment verified successfully!");
}
这些示例展示了如何使用tari_crypto库进行Schnorr签名和Pedersen承诺的基本操作。第一个示例演示了密钥生成、签名创建和验证过程,第二个示例展示了如何创建和验证Pedersen承诺。
更多完整示例
Schnorr签名高级用法示例
use tari_crypto::{
keys::{PublicKey, SecretKey},
ristretto::{RistrettoPublicKey, RistrettoSecretKey},
signatures::SchnorrSignature,
};
use rand;
fn main() {
// 初始化随机数生成器
let mut rng = rand::thread_rng();
// 生成多个密钥对
let secret_keys: Vec<_> = (0..3).map(|_| RistrettoSecretKey::random(&mut rng)).collect();
let public_keys: Vec<_> = secret_keys.iter()
.map(|k| RistrettoPublicKey::from_secret_key(k))
.collect();
// 创建要签名的消息
let message = "Multi-key Tari crypto example".as_bytes();
// 为每个密钥对创建签名
let signatures: Vec<_> = secret_keys.iter()
.zip(public_keys.iter())
.map(|(k, p)| SchnorrSignature::sign(k.clone(), p.clone(), &message, &mut rng).unwrap())
.collect();
// 批量验证所有签名
let all_valid = signatures.iter()
.zip(public_keys.iter())
.all(|(sig, p)| sig.verify(p, &message));
assert!(all_valid);
println!("All {} signatures verified successfully!", signatures.len());
}
Pedersen承诺高级用法示例
use tari_crypto::{
commitment::HomomorphicCommitment,
ristretto::{pedersen::{PedersenCommitment, PedersenCommitmentFactory}, RistrettoSecretKey},
};
use rand;
fn main() {
// 初始化随机数生成器
let mut rng = rand::thread_rng();
// 创建承诺工厂
let factory = PedersenCommitmentFactory::default();
// 生成多个值和盲化因子
let values: Vec<_> = (0..5).map(|_| RistrettoSecretKey::random(&mut rng)).collect();
let blinds: Vec<_> = (0..5).map(|_| RistrettoSecretKey::random(&mut rng)).collect();
// 创建多个承诺
let commitments: Vec<_> = values.iter()
.zip(blinds.iter())
.map(|(v, b)| factory.commit(v.clone(), b.clone()))
.collect();
// 验证承诺的正确性
let all_valid = commitments.iter()
.zip(values.iter())
.zip(blinds.iter())
.all(|((c, v), b)| *c == factory.commit(v.clone(), b.clone()));
assert!(all_valid);
println!("All {} commitments verified successfully!", commitments.len());
// 演示同态加法
let sum_commit = commitments.iter().fold(
factory.commit(RistrettoSecretKey::default(), RistrettoSecretKey::default()),
|acc, c| acc + c
);
let sum_value = values.iter().fold(
RistrettoSecretKey::default(),
|acc, v| acc + v
);
let sum_blind = blinds.iter().fold(
RistrettoSecretKey::default(),
|acc, b| acc + b
);
assert_eq!(sum_commit, factory.commit(sum_value, sum_blind));
println!("Homomorphic addition verified successfully!");
}
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Rust密码学库tari_crypto的使用
简介
tari_crypto是一个Rust实现的密码学库,专注于提供安全高效的加密算法和数字签名功能。它是Tari项目的一部分,主要用于区块链相关应用,但也适用于其他需要密码学操作的场景。
该库提供了以下主要功能:
- 椭圆曲线加密(支持Ristretto和Pedersen承诺)
- 安全的哈希函数
- 数字签名(支持Schnorr签名)
- 密钥派生
- 承诺方案
安装方法
在Cargo.toml中添加依赖:
[dependencies]
tari_crypto = "0.16"
基本使用示例
1. 密钥生成和签名
use tari_crypto::{
keys::SecretKey,
ristretto::{RistrettoPublicKey, RistrettoSecretKey, RistrettoSchnorr},
signatures::SchnorrSignature,
};
fn main() {
// 生成密钥对
let secret_key = RistrettoSecretKey::random(&mut rand::thread_rng());
let public_key = RistrettoPublicKey::from_secret_key(&secret_key);
// 创建签名者
let signer = RistrettoSchnorr::default();
// 要签名的消息
let message = "Hello Tari!";
// 创建签名
let signature = signer.sign(&secret_key, &message).unwrap();
// 验证签名
assert!(signer.verify(&public_key, &message, &signature));
println!("Signature verified successfully!");
}
2. Pedersen承诺
use tari_crypto::{
commitment::HomomorphicCommitmentFactory,
ristretto::{pedersen::PedersenCommitment, RistrettoSecretKey},
};
fn main() {
// 创建承诺工厂
let factory = PedersenCommitment::default();
// 生成随机值
let value = RistrettoSecretKey::random(&mut rand::thread_rng());
let blinding = RistrettoSecretKey::random(&mut rand::thread_rng());
// 创建承诺
let commitment = factory.commit(&value, &blinding);
println!("Pedersen commitment: {:?}", commitment);
}
3. 哈希函数使用
use tari_crypto::hash::blake2::Blake256;
fn main() {
let data = b"Hello, Tari Crypto!";
let hash = Blake256::digest(data);
println!("Blake2b-256 hash: {:?}", hash);
}
高级功能
聚合签名
use tari_crypto::{
ristretto::{RistrettoPublicKey, RistrettoSecretKey, RistrettoSchnorr},
signatures::AggregateSignature,
};
fn main() {
let signer = RistrettoSchnorr::default();
// 生成多个密钥对
let secret_keys = (0..3)
.map(|_| RistrettoSecretKey::random(&mut rand::thread_rng()))
.collect::<Vec<_>>();
let public_keys = secret_keys
.iter()
.map(|k| RistrettoPublicKey::from_secret_key(k))
.collect::<Vec<_>>();
let message = "Aggregate me!";
// 创建多个签名
let signatures = secret_keys
.iter()
.map(|k| signer.sign(k, &message).unwrap())
.collect::<Vec<_>>();
// 聚合签名
let agg_signature = AggregateSignature::signatures_aggregate(&signatures).unwrap();
// 验证聚合签名
assert!(signer.verify_batch(&public_keys, &message, &agg_signature));
println!("Aggregate signature verified!");
}
性能和安全提示
- 对于生产环境,确保使用安全的随机数生成器(如
OsRng
而不是thread_rng
) - 密钥管理非常重要,考虑使用硬件安全模块(HSM)存储私钥
- 该库已经过专业审计,但仍建议定期更新到最新版本
- 对于性能敏感的应用,可以启用编译时优化特性
完整示例代码
以下是一个结合了密钥生成、签名和Pedersen承诺的完整示例:
use tari_crypto::{
keys::SecretKey,
ristretto::{
pedersen::PedersenCommitment,
RistrettoPublicKey,
RistrettoSecretKey,
RistrettoSchnorr
},
signatures::SchnorrSignature,
commitment::HomomorphicCommitmentFactory,
};
fn main() {
// 1. 密钥生成和签名示例
let secret_key = RistrettoSecretKey::random(&mut rand::thread_rng());
let public_key = RistrettoPublicKey::from_secret_key(&secret_key);
let signer = RistrettoSchnorr::default();
let message = "Test message for signing";
let signature = signer.sign(&secret_key, &message).unwrap();
println!("Public key: {:?}", public_key);
println!("Signature: {:?}", signature);
assert!(signer.verify(&public_key, &message, &signature));
println!("Signature verified successfully!");
// 2. Pedersen承诺示例
let factory = PedersenCommitment::default();
let value = RistrettoSecretKey::random(&mut rand::thread_rng());
let blinding = RistrettoSecretKey::random(&mut rand::thread_rng());
let commitment = factory.commit(&value, &blinding);
println!("Pedersen commitment: {:?}", commitment);
// 3. 验证承诺可以重新计算
let recomputed = factory.commit(&value, &blinding);
assert_eq!(commitment, recomputed);
println!("Commitment verification passed!");
}
这个完整示例展示了:
- 生成Ristretto曲线上的密钥对
- 使用Schnorr签名算法对消息进行签名和验证
- 创建和验证Pedersen承诺
- 包含了必要的错误处理和验证断言
要运行这个示例,请确保在Cargo.toml中添加了tari_crypto和rand依赖:
[dependencies]
tari_crypto = "0.16"
rand = "0.8"