В последнее время все большую популярность набирает электронная подпись Ed25519, основанная на разновидности эллиптической кривой, предложенной Бернштейном. По мере увеличения числа узлов I2P с данным видом подписи возникла необходимость ее поддержки в своей реализации I2P, поскольку Ed25519 не входит в состав популярных криптографических библиотек. Как правило используются разновидности ref10 из библиотеки SUPERCOP, реализованной самим Бернштейном на ассемблере, и затем портированной на другие языки. Данная реализация работает хорошо и быстро, однако у нее есть главный недостаток — она непонятна. Действительно, если заглянуть в исходный код, то можно увидеть большое количество однотипных строк, оперирующих с множеством «магических» чисел, понять же, что они означают, без углубления в теорию не представляется возможным. Целью данной статьи является математически прозрачная реализация Ed22519, используя лишь стандартные операции с большими числами, присутствующие в любой криптографической библиотеке, со скоростью работы, достаточной для практического использования в I2P.

Алгоритм подписи EdDSA

/* Paranoid settings. Define I_AM_PARANOID if you are paranoid */
#ifdef I_AM_PARANOID
#define DONT_ALLOW_USER_CHANGE 1
#define DONT_USE_MYSQL_PWD 1
#endif

От идеи до реализации: модифицируем существующую схему цифровой подписи на эллиптической кривой, чтобы она была детерминированной, и предоставляем на её основе функции получения проверяемых в рамках блокчейна псевдослучайных чисел.

From idea to implementation: modifying the existing elliptic curve signature scheme to be deterministic and providing functions on it to obtain verifiable within the blockchain pseudorandom numbers.

Когда пишут о том, как разрабатывать безопасные приложения, один из частых советов звучит так: не пишите криптографию самостоятельно, а используйте какую-нибудь проверенную библиотеку. К сожалению, при разработке блокчейнов этот совет часто не работает: нужные алгоритмы либо не реализованы вовсе, либо существующие реализации не годятся по множеству возможных причин — даже потому, что они недостаточно безопасны. Вот и в этом случае нужно было проверять подписи, использующие Ed25519 — весьма популярный тип подписей, для которого существует множество реализаций, ни одна из которых, однако, нам не подошла. А всё потому, что проверка должна была выполняться из смарт-контракта, работающего на блокчейне Ethereum.

Децентрализованные технологии развиваются всё быстрее, капитализации проектов растут, рынок наполняется новыми вакансиями. Нет сомнений, что эта сфера уже оказывает сильное влияние на мир. Об этом, конечно, можно долго и интересно рассуждать, но моя статья о другом. В фокусе статьи две вполне себе конкретные вещи: on-chain программы Solana и алгоритм цифровой подписи ed25519. К чьему-то сожалению здесь не будет ничего об уязвимостях, потому что мне не хватает компетенций в таких вопросах. Зато я расскажу о программной модели Solana, которая позволяет строить децентрализованные приложения, а также о том, какое место в ней занимает алгоритм цифровой подписи ed25519 и как он математически работает.