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

Security audit Clippy Coverage Status

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!");
}

1 回复

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

  1. 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)
  2. 密钥管理非常重要,考虑使用硬件安全模块(HSM)存储私钥
  3. 该库已经过专业审计,但仍建议定期更新到最新版本
  4. 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:

  1. 生成Ristretto曲线上的密钥对
  2. 使用Schnorr签名算法对消息进行签名和验证
  3. 创建和验证Pedersen承诺
  4. 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"
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