Rust密码学库crate_crypto_internal_eth_kzg_bls12_381的使用:支持以太坊BLS12-381曲线和KZG多项式承诺的加密操作

Rust密码学库crate_crypto_internal_eth_kzg_bls12_381的使用:支持以太坊BLS12-381曲线和KZG多项式承诺的加密操作

概述

这个crate提供了针对BLS12-381椭圆曲线的Rust API。该API专门为提供KZG多开口协议所需的功能而设计,该协议存在于该crate所在的工作区中,因此不保证其通用性。

安装

不建议将此crate作为独立项目的一部分安装。它仅发布到crates.io以便我们可以将多开口协议发布到crates.io。尽管如此,可以通过在您的Cargo.toml中添加以下内容来安装此crate:

[dependencies]
crate_crypto_internal_eth_kzg_bls12_381 = "0.6.0"

完整示例代码

use crate_crypto_internal_eth_kzg_bls12_381::{Bls12_381, KzgCommitment, KzgProof};

fn main() {
    // 初始化BLS12-381曲线参数
    let bls12_381 = Bls12_381::init();
    
    // 示例多项式数据 (实际使用时需要替换为真实数据)
    let polynomial = vec![1u64, 2, 3, 4]; // 示例多项式系数
    
    // 创建KZG承诺
    let commitment = KzgCommitment::new(&bls12_381, &polynomial)
        .expect("Failed to create KZG commitment");
    
    // 示例评估点 (实际使用时需要替换为真实数据)
    let evaluation_point = 5u64;
    let value = 123u64; // 示例评估值
    
    // 生成KZG证明
    let proof = KzgProof::new(
        &bls12_381,
        &commitment,
        &polynomial,
        evaluation_point,
        value
    ).expect("Failed to generate KZG proof");
    
    // 验证KZG证明
    let is_valid = proof.verify(
        &bls12_381,
        &commitment,
        evaluation_point,
        value
    );
    
    println!("KZG proof verification result: {}", is_valid);
}

注意事项

  1. 此crate主要设计用于支持以太坊KZG多项式承诺方案,不是通用的BLS12-381实现
  2. 实际使用时需要替换示例中的多项式数据和评估点为真实数据
  3. 错误处理在示例中被简化,实际应用中应该更详细地处理错误情况

版本信息

当前版本: 0.6.0
Rust版本要求: v1.70.0
许可证: MIT


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Rust密码学库crate_crypto_internal_eth_kzg_bls12_381使用指南

库简介

crypto_internal_eth_kzg_bls12_381是一个Rust密码学库,专门用于支持以太坊生态中的BLS12-381曲线操作和KZG(Kate-Zaverucha-Goldberg)多项式承诺方案。这个库为以太坊的EIP-4844(Proto-Danksharding)等特性提供底层密码学支持。

主要特性

  • 支持BLS12-381椭圆曲线操作
  • 实现KZG多项式承诺方案
  • 提供以太坊兼容的加密原语
  • 优化了以太坊特定用例的性能

使用方法

添加依赖

首先在Cargo.toml中添加依赖:

[dependencies]
crypto_internal_eth_kzg_bls12_381 = "0.1"

基本示例

1. 初始化信任设置

use crypto_internal_eth_kzg_bls12_381::{KzgSettings, load_trusted_setup_file};

fn main() {
    // 从文件加载信任设置(通常是以太坊主网的设置)
    let settings = load_trusted_setup_file("trusted_setup.txt")
        .expect("Failed to load trusted setup");
    
    // 或者使用内置的测试设置
    let test_settings = KzgSettings::default();
}

2. 创建和验证KZG承诺

use crypto_internal_eth_kzg_bls12_381::{blob_to_kzg_commitment, compute_kzg_proof, verify_kzg_proof};

fn kzg_operations() {
    let settings = KzgSettings::default();
    
    // 假设我们有一个数据blob(实际应用中会是EIP-4844的交易数据)
    let blob = [0u8; 4096];  // 实际应为有效的字段元素
    
    // 创建KZG承诺
    let commitment = blob_to_kzg_commitment(&blob, &settings)
        .expect("Failed to create commitment");
    
    // 为blob中的特定点创建证明
    let z = [1u8; 32];  // 评估点
    let y = [2u8; 32];  // 期望值
    let proof = compute_kzg_proof(&blob, &z, &settings)
        .expect("Failed to compute proof");
    
    // 验证证明
    let is_valid = verify_kzg_proof(&commitment, &z, &y, &proof, &settings)
        .expect("Verification failed");
    
    println!("Proof is valid: {}", is_valid);
}

3. BLS签名操作

use crypto_internal_eth_kzg_bls12_381::{SecretKey, PublicKey, Signature};

fn bls_signature_example() {
    // 生成密钥对
    let sk = SecretKey::random();
    let pk = sk.public_key();
    
    // 签名消息
    let message = b"Ethereum BLS12-381 test message";
    let signature = sk.sign(message);
    
    // 验证签名
    let is_valid = signature.verify(&pk, message);
    println!("Signature valid: {}", is_valid);
}

高级用法

批量验证

use crypto_internal_eth_kzg_bls12_381::{batch_verify_kzg_proofs};

fn batch_verification_example() {
    let settings = KzgSettings::default();
    
    // 假设我们有一批承诺、证明等
    let commitments = vec![...];
    let zs = vec![...];
    let ys = vec![...];
    let proofs = vec![...];
    
    // 批量验证
    let all_valid = batch_verify_kzg_proofs(
        &commitments,
        &zs,
        &ys,
        &proofs,
        &settings
    ).expect("Batch verification failed");
    
    println!("All proofs valid: {}", all_valid);
}

自定义域操作

use crypto_internal_eth_kzg_bls12_381::{Fr, G1Affine, G2Affine};

fn field_operations() {
    // 创建有限域元素
    let a = Fr::from(42);
    let b = Fr::from(24);
    
    // 基本算术运算
    let sum = a + b;
    let product = a * b;
    
    // 群操作
    let g1 = G1Affine::generator();
    let g2 = G2Affine::generator();
    
    // 标量乘法
    let scalar = Fr::from(3);
    let result = g1 * scalar;
}

完整示例

以下是一个完整的示例程序,展示了如何使用该库进行基本的KZG承诺和BLS签名操作:

use crypto_internal_eth_kzg_bls12_381::{
    KzgSettings, 
    blob_to_kzg_commitment, 
    compute_kzg_proof, 
    verify_kzg_proof,
    SecretKey, 
    PublicKey, 
    Signature
};

fn main() {
    // 1. 初始化KZG设置
    let kzg_settings = KzgSettings::default();
    
    // 2. KZG承诺示例
    let blob = [0u8; 4096];  // 实际应用中应为有效的字段元素
    let commitment = blob_to_kzg_commitment(&blob, &kzg_settings)
        .expect("Failed to create commitment");
    
    let z = [1u8; 32];  // 评估点
    let y = [2u8; 32];  // 期望值
    let proof = compute_kzg_proof(&blob, &z, &kzg_settings)
        .expect("Failed to compute proof");
    
    let is_valid = verify_kzg_proof(&commitment, &z, &y, &proof, &kzg_settings)
        .expect("Verification failed");
    
    println!("KZG Proof is valid: {}", is_valid);
    
    // 3. BLS签名示例
    let secret_key = SecretKey::random();
    let public_key = secret_key.public_key();
    let message = b"Important Ethereum message";
    
    let signature = secret_key.sign(message);
    let sig_valid = signature.verify(&public_key, message);
    
    println!("BLS Signature valid: {}", sig_valid);
    
    // 4. 有限域操作示例
    use crypto_internal_eth_kzg_bls12_381::{Fr, G1Affine};
    
    let a = Fr::from(10);
    let b = Fr::from(20);
    let sum = a + b;
    println!("Field element sum: {:?}", sum);
    
    let g = G1Affine::generator();
    let scalar = Fr::from(5);
    let mul_result = g * scalar;
    println!("Scalar multiplication result: {:?}", mul_result);
}

注意事项

  1. 生产环境应使用正确的信任设置(通常来自以太坊主网)
  2. 确保正确处理错误,密码学操作可能因无效输入而失败
  3. 性能敏感场景考虑使用多线程或异步处理
  4. 密钥管理应遵循安全最佳实践

这个库专为以太坊生态系统设计,特别适合构建与EIP-4844相关的工具、客户端或基础设施。

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