以下是关于ark-ed-on-bls12-381库的使用示例，基于BLS12-381曲线实现椭圆曲线数字签名与加密的完整示例代码：

use ark_bls12_381::{Bls12_381, Fr as BlsFr};
use ark_ed_on_bls12_381::{EdwardsProjective as JubJub, Fq as JubJubFq};
use ark_ff::{Field, UniformRand};
use ark_ec::{ProjectiveCurve, AffineCurve};
use ark_std::rand::{Rng, SeedableRng};
use ark_std::test_rng;

// 密钥生成
fn key_generation() -> (BlsFr, JubJub) {
    let mut rng = test_rng();
    // 生成私钥（随机标量）
    let private_key = BlsFr::rand(&mut rng);
    // 计算公钥（私钥*基点）
    let generator = JubJub::prime_subgroup_generator();
    let public_key = generator.mul(&private_key.into_repr());
    (private_key, public_key)
}

// 签名
fn sign(private_key: &BlsFr, message: &[u8]) -> (BlsFr, JubJub) {
    let mut rng = test_rng();
    // 生成随机nonce
    let k = BlsFr::rand(&mut rng);
    // 计算R = k*G
    let generator = JubJub::prime_subgroup_generator();
    let r = generator.mul(&k.into_repr());
    
    // 计算哈希值作为消息摘要
    let h = BlsFr::from_le_bytes_mod_order(message);
    // 计算签名 s = k + h * private_key
    let s = k + (h * private_key);
    
    (s, r)
}

// 验证
fn verify(public_key: &JubJub, message: &[u8], signature: &(BlsFr, JubJub)) -> bool {
    let (s, r) = signature;
    let h = BlsFr::from_le_bytes_mod_order(message);
    
    let generator = JubJub::prime_subgroup_generator();
    // 计算 s*G
    let s_g = generator.mul(&s.into_repr());
    // 计算 h * public_key
    let h_pk = public_key.mul(&h.into_repr());
    // 计算 R + h*public_key
    let rhs = r.add(&h_pk);
    
    // 验证 s*G == R + h*public_key
    s_g == rhs
}

fn main() {
    // 密钥生成
    let (private_key, public_key) = key_generation();
    println!("Private key: {:?}", private_key);
    println!("Public key: {:?}", public_key.into_affine());
    
    // 要签名的消息
    let message = b"Hello, BLS12-381!";
    
    // 签名
    let signature = sign(&private_key, message);
    println!("Signature (s): {:?}", signature.0);
    println!("Signature (R): {:?}", signature.1.into_affine());
    
    // 验证
    let is_valid = verify(&public_key, message, &signature);
    println!("Signature valid: {}", is_valid);
    
    // 测试无效签名
    let mut fake_message = message.to_vec();
    fake_message[0] ^= 0x01; // 修改消息
    let is_valid_fake = verify(&public_key, &fake_message, &signature);
    println!("Fake message valid: {}", is_valid_fake);
}

这个示例展示了如何使用ark-ed-on-bls12-381库实现基于BLS12-381曲线的Edwards曲线(JubJub)的数字签名功能。主要步骤包括：

密钥生成：生成随机的私钥和对应的公钥
签名：使用私钥对消息进行签名
验证：使用公钥验证签名的有效性

代码中使用了以下主要组件：

Bls12_381: BLS12-381曲线配对参数
Fr: BLS12-381的标量域
EdwardsProjective: 在BLS12-381上构建的Edwards曲线(JubJub)的投影坐标表示
Fq: JubJub曲线的基域

注意在实际应用中，还需要考虑：

更安全的随机数生成
更鲁棒的消息哈希处理
适当的密钥管理
抵抗侧信道攻击的实现

eggper 1楼

Rust密码学库ark-ed-on-bls12-381使用指南

简介

ark-ed-on-bls12-381 是一个基于BLS12-381曲线的Rust密码学库，实现了椭圆曲线数字签名(ECDSA)和加密功能。该库是ARKworks生态系统的一部分，专注于高效且安全的密码学操作。

BLS12-381曲线是一种配对友好的椭圆曲线，广泛用于零知识证明、门限签名和区块链技术中。

安装

在Cargo.toml中添加依赖：

[dependencies]
ark-ed-on-bls12-381 = "0.3.0"
ark-std = "0.3.0"
ark-ff = "0.3.0"
ark-ec = "0.3.0"

基本使用

1. 密钥对生成

use ark_ed_on_bls12_381::{EdwardsConfig, Fr};
use ark_ec::{ProjectiveCurve, AffineCurve};
use ark_std::{UniformRand, test_rng};

// 生成私钥
let mut rng = test_rng();
let private_key: Fr = Fr::rand(&mut rng);

// 生成公钥
let generator = EdwardsConfig::generator();
let public_key = generator.mul(private_key).into_affine();

2. 数字签名

use ark_ed_on_bls12_381::{EdwardsConfig, Fq, Fr};
use ark_ec::{ProjectiveCurve, AffineCurve};
use ark_ff::{PrimeField, Field};
use ark_std::{UniformRand, test_rng};

// 生成密钥对
let mut rng = test_rng();
let private_key: Fr = Fr::rand(&mut rng);
let generator = EdwardsConfig::generator();
let public_key = generator.mul(private_key).into_affine();

// 要签名的消息
let message = b"Hello, BLS12-381!";

// 签名
let k: Fr = Fr::rand(&mut rng);
let r = generator.mul(k).into_affine();
let e = Fr::from_le_bytes_mod_order(&blake2s(&[r.x, r.y, &public_key.x, &public_key.y, message]));
let s = k + (private_key * e);

// 签名是 (r, s)

3. 签名验证

// 接上面的代码...

// 验证签名
let e = Fr::from_le_bytes_mod_order(&blake2s(&[r.x, r.y, &public_key.x, &public_key.y, message]));
let lhs = generator.mul(s).into_affine();
let rhs = r + public_key.mul(e).into_affine();

assert_eq!(lhs, rhs, "Signature verification failed");

4. 加密/解密示例

use ark_ed_on_bls12_381::{EdwardsConfig, Fr, Fq};
use ark_ec::{ProjectiveCurve, AffineCurve};
use ark_ff::{PrimeField, Field};
use ark_std::{UniformRand, test_rng};

// 生成密钥极
let mut rng = test_rng();
let private_key: Fr = Fr::rand(&mut rng);
let generator = EdwardsConfig::generator();
let public_key = generator.mul(private_key).into_affine();

// 加密
let plaintext = Fr::from(42u64); // 要加密的数据
let ephemeral_key: Fr = Fr::rand(&mut rng);
let c1 = generator.mul(ephemeral_key).into_affine();
let shared_secret = public_key.mul(ephemeral_key).into_affine();
let c2 = plaintext + shared_secret.x;

// 解密
let shared_secret_dec = c1.mul(private_key).into_affine();
let decrypted = c2 - shared_secret_dec.x;

assert_eq!(decrypted, plaintext, "Decryption failed");

高级功能

批量验证

use ark_ed_on_bls12_381::{EdwardsConfig, Fr};
use ark_ec::{ProjectiveCurve, AffineCurve, models::TEModelParameters};
use ark_ff::PrimeField;
use ark_std::{UniformRand, test_rng, vec::Vec};

let mut rng = test_rng();
let n = 10; // 要批量验证的签名数量

let mut signatures = Vec::new();
let mut public_keys = Vec::new();
let messages: Vec<&[u8]> = (0..n).map(|i| format!("message {}", i).as_bytes()).collect();

// 生成多个签名
for i in 0..n {
    let private_key: Fr = Fr::rand(&mut rng);
    let public_key = EdwardsConfig::generator().mul(private_key).into_affine();
    public_keys.push(public_key);
    
    // 这里应该添加实际的签名逻辑
    // signatures.push(/* 签名 */);
}

// 批量验证逻辑
// 实际实现会更复杂，这里只是示意
let mut all_valid = true;
for (sig, pk, msg) in signatures.iter().zip(&public_keys).zip(&messages) {
    // if !verify_signature(sig, pk, msg) {
    //     all_valid = false;
    //     break;
    // }
}

assert!(all_valid, "Batch verification failed");

性能优化提示

尽可能重用随机数生成器
对于批量操作，使用并行处理
预计算固定基点的乘法表
考虑使用更高效的哈希函数（如Poseidon）替代SHA-256

安全注意事项

始终使用密码学安全的随机数生成器
定期轮换密钥
不要实现自己的密码学协议，除非你是专家
在生产环境中使用前进行彻底的安全审计

Rust密码学库ark-ed-on-bls12-381的使用：基于BLS12-381曲线的椭圆曲线数字签名与加密实现