Rust加密库zksync_consensus_crypto的使用,为zkSync共识机制提供安全高效的密码学算法支持
Rust加密库zksync_consensus_crypto的使用,为zkSync共识机制提供安全高效的密码学算法支持
安装
在项目目录中运行以下Cargo命令:
cargo add zksync_consensus_crypto
或者将以下行添加到您的Cargo.toml文件中:
zksync_consensus_crypto = "0.13.0"
基本使用示例
以下是一个使用zksync_consensus_crypto库的完整示例demo,展示了如何生成密钥对、签名和验证消息:
use zksync_consensus_crypto::{SecretKey, Signature, PublicKey};
use rand::thread_rng;
fn main() {
// 生成随机数生成器
let mut rng = thread_rng();
// 生成私钥
let secret_key = SecretKey::generate(&mut rng);
// 从私钥导出公钥
let public_key = secret_key.public();
// 要签名的消息
let message = b"zkSync consensus message";
// 使用私钥对消息进行签名
let signature = secret_key.sign(message);
// 使用公钥验证签名
let is_valid = public_key.verify(message, &signature).is_ok();
println!("Generated secret key: {:?}", secret_key);
println!("Derived public key: {:?}", public_key);
println!("Signature: {:?}", signature);
println!("Signature is valid: {}", is_valid);
// 测试验证失败的情况
let tampered_message = b"tampered message";
let is_tampered_valid = public_key.verify(tampered_message, &signature).is_ok();
println!("Tampered message signature is valid: {}", is_tampered_valid);
}
高级功能示例
以下示例展示了如何使用BLS签名聚合,这是zkSync共识机制中常用的功能:
use zksync_consensus_crypto::{SecretKey, PublicKey, Signature};
use rand::thread_rng;
fn main() {
let mut rng = thread_rng();
// 生成多个密钥对
let secret_keys: Vec<SecretKey> = (0..5).map(|_| SecretKey::generate(&mut rng)).collect();
let public_keys: Vec<PublicKey> = secret_keys.iter().map(|sk| sk.public()).collect();
// 相同的消息将由多个参与者签名
let message = b"zkSync block proposal";
// 生成多个签名
let signatures: Vec<Signature> = secret_keys.iter()
.map(|sk| sk.sign(message))
.collect();
// 聚合签名
let aggregated_signature = Signature::aggregate(signatures.clone());
// 聚合公钥
let aggregated_public_key = PublicKey::aggregate(public_keys.clone());
// 验证聚合签名
let is_valid = aggregated_public_key.verify(message, &aggregated_signature).is_ok();
println!("Aggregated signature is valid: {}", is_valid);
// 验证单个签名
for (i, (sig, pk)) in signatures.iter().zip(public_keys.iter()).enumerate() {
let is_valid = pk.verify(message, sig).is_ok();
println!("Signature {} is valid: {}", i, is_valid);
}
}
关键特性
- BLS签名支持:提供BLS12-381曲线上的签名操作
- 签名聚合:支持高效地聚合多个签名
- 密钥管理:安全的密钥生成和派生功能
- 高性能:为zkSync共识机制优化的密码学操作
许可证
该库采用MIT或Apache-2.0双许可证发布。
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Rust加密库zksync_consensus_crypto使用指南
概述
zksync_consensus_crypto
是专为zkSync共识机制设计的Rust加密库,提供了一系列安全高效的密码学算法实现,用于支持zkSync网络的共识协议和安全通信。
主要功能
- 数字签名算法
- 哈希函数
- 密钥派生
- 随机数生成
- 加密/解密操作
安装
在Cargo.toml中添加依赖:
[dependencies]
zksync_consensus_crypto = "0.1" # 请使用最新版本
基本使用方法
1. 密钥对生成和签名
use zksync_consensus_crypto::{SecretKey, PublicKey, Signature};
fn main() {
// 生成随机密钥对
let secret_key = SecretKey::generate();
let public_key = secret_key.public_key();
// 要签名的消息
let message = b"zkSync consensus message";
// 创建签名
let signature = secret_key.sign(message);
// 验证签名
assert!(public_key.verify(&signature, message).is_ok());
println!("Signature verified successfully!");
}
2. 哈希计算
use zksync_consensus_crypto::blake2::Blake2b256;
fn main() {
let data = b"data to hash";
let hash = Blake2b256::hash(data);
println!("Blake2b256 hash: {:?}", hash);
}
3. 密钥派生
use zksync_consensus_crypto::kdf;
fn main() {
let secret = b"master secret";
let salt = b"unique salt";
let info = b"key derivation context";
let derived_key = kdf::hkdf_sha256(secret, salt, info, 32);
println!("Derived key: {:?}", derived_key);
}
高级功能
批量签名验证
use zksync_consensus_crypto::{SecretKey, PublicKey, Signature};
fn batch_verify() {
let messages = vec![b"message1", b"message2", b"message3"];
let secret_keys = vec![SecretKey::generate(), SecretKey::generate(), SecretKey::generate()];
let public_keys: Vec<PublicKey> = secret_keys.iter().map(|sk| sk.public_key()).collect();
let signatures: Vec<Signature> = secret_keys.iter()
.zip(messages.iter())
.map(|(sk, msg)| sk.sign(msg))
.collect();
// 批量验证
let results = PublicKey::batch_verify(&public_keys, &signatures, &messages);
assert!(results.iter().all(|r| r.is_ok()));
}
阈值签名
use zksync_consensus_crypto::threshold;
fn threshold_signature_example() {
let threshold = 3;
let total_shares = 5;
// 生成阈值密钥
let (verification_key, shares) = threshold::keygen(threshold, total_shares);
// 模拟3个参与方签名
let partial_signatures: Vec<_> = shares.iter()
.take(threshold)
.map(|share| share.sign(b"threshold message"))
.collect();
// 组合签名
let combined_signature = threshold::combine(threshold, &partial_signatures).unwrap();
// 验证组合签名
assert!(verification_key.verify(b"threshold message", &combined_signature).is_ok());
}
性能优化提示
- 对于大量签名验证,优先使用
batch_verify
方法 - 重用哈希实例可以提高重复哈希计算的性能
- 密钥生成是CPU密集型操作,考虑在后台线程执行
安全注意事项
- 永远不要硬编码密钥在代码中
- 使用安全的随机数生成器生成密钥
- 定期轮换密钥
- 正确处理内存中的敏感数据(考虑使用
zeroize
库)
错误处理
use zksync_consensus_crypto::{Signature, SignatureError};
fn verify_signature(pub_key: &PublicKey, sig: &Signature, msg: &[u8]) -> Result<(), SignatureError> {
pub_key.verify(sig, msg)?;
Ok(())
}
完整示例
下面是一个综合使用zksync_consensus_crypto
库的完整示例,展示了密钥生成、签名、验证、哈希计算和密钥派发的完整流程:
use zksync_consensus_crypto::{
SecretKey, PublicKey, Signature,
blake2::Blake2b256,
kdf
};
fn main() {
// 1. 密钥生成和签名验证示例
let secret_key = SecretKey::generate();
let public_key = secret_key.public_key();
let message = b"important consensus data";
let signature = secret_key.sign(message);
match public_key.verify(&signature, message) {
Ok(_) => println!("Signature verification successful!"),
Err(e) => eprintln!("Signature verification failed: {:?}", e),
}
// 2. 哈希计算示例
let data = b"data to be hashed";
let hash = Blake2b256::hash(data);
println!("Computed hash: {:?}", hash);
// 3. 密钥派生示例
let master_secret = b"super_secret_master_key";
let salt = b"unique_salt_value";
let context = b"specific_usage_context";
let derived_key = kdf::hkdf_sha256(master_secret, salt, context, 32);
println!("Derived key (first 8 bytes): {:?}", &derived_key[..8]);
// 4. 批量验证示例
let messages = vec![
b"message 1",
b"message 2",
b"message 3"
];
let secret_keys = vec![
SecretKey::generate(),
SecretKey::generate(),
SecretKey::generate()
];
let public_keys: Vec<_> = secret_keys.iter().map(|sk| sk.public_key()).collect();
let signatures: Vec<_> = secret_keys.iter()
.zip(messages.iter())
.map(|(sk, msg)| sk.sign(msg))
.collect();
let batch_results = PublicKey::batch_verify(&public_keys, &signatures, &messages);
println!("Batch verification results:");
for (i, result) in batch_results.iter().enumerate() {
println!(" Signature {}: {}", i+1, if result.is_ok() { "VALID" } else { "INVALID" });
}
}
zksync_consensus_crypto
为zkSync生态系统提供了可靠的密码学基础,开发者可以基于此构建安全的分布式应用。