[CIRCUITS] Groth16 on Nitro Enclaves

davibauer commented 1 year ago

Research

[x] Read about Powers of Tau
[x] Read about Nitro Enclaves
[x] vSock
[x] Workshop AWS - My First Enclave

Docker

[x] Create docker image
[x] Create random number
[x] Create contribution with random number (phase 1)
[x] Create contribution with random number (phase 2)
[x] Validate user contribution
[x] Validate proof
[x] Separar as execuções e testar com 4 cores.
[x] Testar com mais de 1 contribuição, para ver se o tempo de contribuição e verificação aumentam em cada uma delas.
[x] Testar com power 20
[x] Testar com power 14
[ ] Refactory

vSock

[x] Create vSock connection to send the output files to host
[x] Start vSock listener to receive the files generated by docker

Nitro Enclaves

[x] Convert docker image to a Enclave Image Format (EIF)
[x] Create EC2 Linux instance on AWS
[x] Enable support for Nitro Enclaves
[x] Start vSock listener to receive the files generated by Nitro Enclaves
[x] Run EIF image to execute the ceremony

Witness

[x] Build cpp
[ ] Run cpp to generate witness
[ ] Pass input as a request parameter
[ ] Return proof as a response

veigajoao commented 1 year ago

Dúvidas:

É seguro gerar números randômicos dentro de um enclave quando postamos uma attestation?
Como fazer o handshake direto com o enclave

davibauer commented 1 year ago

A principal função do documento de atestação é fornecer uma garantia criptográfica de que um determinado enclave foi inicializado em um estado seguro e está executando um software específico. Ele pode incluir informações como:

A identidade do software em execução no enclave.
Certos metadados sobre o ambiente em que o enclave está rodando.
Um timestamp ou outra forma de marca temporal para indicar quando a atestação foi gerada.

No entanto, essas informações são geralmente insuficientes para reproduzir o "estado interno" do enclave, que incluiria coisas como:

O valor de variáveis em um determinado momento.
O estado da memória do enclave.

davibauer commented 1 year ago

https://docs.aws.amazon.com/enclaves/latest/user/verify-root.html

davibauer commented 1 year ago

Visão geral do processo de atestação:

No Nitro Enclave:

Inicialização: O enclave é inicializado com o software que deseja executar nele.
Geração do Documento de Atestação: Após a inicialização, o enclave pode gerar um "documento de atestação". Este é um conjunto de informações que geralmente inclui:
- O identificador do enclave
- Um hash criptográfico ou "medição" do código e dos dados inicializados no enclave
- Outros metadados, como um timestamp
Assinatura do Documento: O enclave então assina digitalmente esse documento de atestação com uma chave que é conhecida apenas por ele.
Envio ao Host EC2: Este documento de atestação assinado é então enviado para a instância EC2 que hospeda o enclave.

No Host EC2:

Recebimento do Documento: O host EC2 recebe o documento de atestação assinado e pode repassá-lo ao cliente ou a uma parte confiável para verificação.

No Cliente ou Terceira Parte Confiável:

Verificação do Documento: O cliente ou a terceira parte usa a chave pública correspondente para verificar a assinatura no documento de atestação.
Verificação de Integridade: A "medição" (hash criptográfico) do código e dados é verificada contra o que é esperado para garantir que o código em execução é o código autêntico.
Estabelecer Confiança: Se a assinatura for válida e a medição corresponder ao esperado, o cliente pode estabelecer um nível de confiança de que está se comunicando com um enclave legítimo e que o código em execução dentro do enclave é o que ele afirma ser.

davibauer commented 1 year ago

https://github.com/aws/aws-nitro-enclaves-nsm-api/blob/main/docs/attestation_process.md

davibauer commented 1 year ago

https://docs.aws.amazon.com/enclaves/latest/user/set-up-attestation.html

davibauer commented 1 year ago

PCR | Hash of ... | Description -- | -- | -- PCR0 | Enclave image file | A contiguous measure of the contents of the image file, without the section data. PCR1 | Linux kernel and bootstrap | A contiguous measurement of the kernel and boot ramfs data. PCR2 | Application | A contiguous, in-order measurement of the user applications, without the boot ramfs. PCR3 | IAM role assigned to the parent instance | A contiguous measurement of the IAM role assigned to the parent instance. Ensures that the attestation process succeeds only when the parent instance has the correct IAM role. PCR4 | Instance ID of the parent instance | A contiguous measurement of the ID of the parent instance. Ensures that the attestation process succeeds only when the parent instance has a specific instance ID. PCR8 | Enclave image file signing certificate | A measure of the signing certificate specified for the enclave image file. Ensures that the attestation process succeeds only when the enclave was booted from an enclave image file signed by a specific certificate.

veigajoao commented 1 year ago

Implementar imagem docker para:

Verificar contribuição de cerimônia
Contribuir para cerimônia
Gerar prova de ZK

davibauer commented 1 year ago

BENCHMARK

INSTANCE vCPUs: 16 | 4 | 16 | 4 RAM (GiB): 32 | 32 | 32 | 32 Disk (GiB): Used 323 MiB volume + 1.24 GiB docker image = ~1.6 GB Processor: 11th Gen Intel® Core™ i7-11800H @ 2.30GHz × 16

PHASE 1 - START A NEW POWERS OF TAU

Power: 17 | 17 | 20 | 14 | 14 Total execution time: 2s | 3s | 21s | 3s | 18s Max memory: 239MiB | 240.6MiB | 204.1MiB | 14.27MiB | 240MiB

snarkjs powersoftau new bn128 17 pot12_0000.ptau -v

PHASE 1 - CONTRIBUTE TO THE CERIMONY (1)

Total execution time: 40s | 1m54s | 5m45s | 5s | 18s Max memory: 386.7MiB | 414.2MiB | 886.5MiB | 247.6MiB | 241.1MiB

snarkjs powersoftau contribute pot12_0000.ptau pot12_0001.ptau --name="first contribution" -v -e="$RANDOM_NUMBER"

PHASE 1 - CONTRIBUTE TO THE CERIMONY (2)

Total execution time: 39s | 1m54s | 6m42s | 3s | 18s Max memory: 407.8MiB | 574.5MiB | 955.9MiB | 241.2MiB | 240.9MiB

snarkjs powersoftau contribute pot12_0001.ptau pot12_0002.ptau --name="first contribution" -v -e="$RANDOM_NUMBER"

PHASE 1 - CONTRIBUTE TO THE CERIMONY (3)

Total execution time: 39s | 1m58s | 5m7s | 18s Max memory: 464.3MiB | 394.1MiB | 960.7MiB | 245.1MiB

snarkjs powersoftau contribute pot12_0002.ptau pot12_0003.ptau --name="first contribution" -v -e="$RANDOM_NUMBER"

PHASE 1 - CONTRIBUTE TO THE CERIMONY (4)

Total execution time: 36s | 1m54s | 5m22s | 6s | 15s Max memory: 528.5MiB | 401.3MiB | 789.3MiB | 248MiB | 241.1MiB

snarkjs powersoftau contribute pot12_0003.ptau pot12_0004.ptau --name="first contribution" -v -e="$RANDOM_NUMBER"

PHASE 1 - CONTRIBUTE TO THE CERIMONY (5)

Total execution time: 38s | 1m55s | 5m16s | 6s | 15s Max memory: 553.8MiB | 390MiB | 955.9MiB | 241.3MiB | 244MiB

snarkjs powersoftau contribute pot12_0004.ptau pot12_0005.ptau --name="first contribution" -v -e="$RANDOM_NUMBER"

PHASE 1 - VERIFY CONTRIBUTION

Total execution time: 5s | 7s | 18s | - | 3s Max memory: 754.2MiB | 804.9MiB | 953.6MiB | - | 17.45MiB

snarkjs powersoftau verify pot12_0001.ptau -v

PHASE 2 - PREPARE

Total execution time: 14m | 34m22s | 1h 49m 26s | 1m 21s | 3m13s Max memory: 1.009GiB | 786.3MiB | 1.491GiB | 353.5MiB | 373.2MiB

snarkjs powersoftau prepare phase2 pot12_0001.ptau pot12_final.ptau -v

PHASE 2 - SETUP GROTH 16

Total execution time: 44s | 1m1s | 40s | 6s Max memory: 900.9MiB | 814.2MiB | 948.8MiB | 733.3MiB

snarkjs groth16 setup transaction.r1cs pot12_final.ptau transaction_0000.zkey

PHASE 2 - CONTRIBUTE

Total execution time: 11s | 15s | 9s | - | - Max memory: 278MiB | 282.1MiB | 322.2MiB | - | -

snarkjs zkey contribute transaction_0000.zkey transaction_0001.zkey --name="second contribution" -v -e="$RANDOM_NUMBER"
snarkjs zkey export verificationkey transaction_0001.zkey verification_key.json

PHASE 2 - CREATE PROOF

Total execution time: 8s | 9s | 6s | - | 3s Max memory: 997.5MiB | 972.7MiB | 1012MiB | - | 17.56MiB

snarkjs wtns check transaction.r1cs transaction.wtns
snarkjs groth16 prove transaction_0001.zkey transaction.wtns proof.json public.json

davibauer commented 1 year ago

Which instance types are supported?

Nitro Enclaves is currently supported on the majority of Graviton, Intel, and AMD-based Amazon EC2 instance types built on the AWS Nitro System. Nitro Enclaves is not currently available on bare metal instances, burstable instance types (e.g. T3), and instances with only 1 CPU core.

davibauer commented 1 year ago

Instance Configuration

Configuration	vCPUs	RAM (GiB)
Config 1	16	32
Config 2	4	32
Config 3	16	32
Config 4	4	32

Phase 1: Start A New Powers of Tau

Metrics	Config 1	Config 2	Config 3	Config 4	Config 5
Power	17	17	20	14	14
Total Execution Time (s)	2	3	21	3	18
Max Memory (MiB)	239	240.6	204.1	14.27	240

Phase 1: Contribute to the Ceremony (1)

Metrics	Config 1	Config 2	Config 3	Config 4	Config 5
Total Execution Time	40s	1m 54s	5m 45s	5s	18s
Max Memory (MiB)	386.7	414.2	886.5	247.6	241.1

Phase 1: Contribute to the Ceremony (2)

Metrics	Config 1	Config 2	Config 3	Config 4	Config 5
Total Execution Time	39s	1m 54s	6m 42s	3s	18s
Max Memory (MiB)	407.8	574.5	955.9	241.2	240.9

Phase 1: Contribute to the Ceremony (3)

Metrics	Config 1	Config 2	Config 3	Config 4	Config 5
Total Execution Time	39s	1m 58s	5m 7s	18s	-
Max Memory (MiB)	464.3	394.1	960.7	245.1	-

Phase 1: Contribute to the Ceremony (4)

Metrics	Config 1	Config 2	Config 3	Config 4	Config 5
Total Execution Time	36s	1m 54s	5m 22s	6s	15s
Max Memory (MiB)	528.5	401.3	789.3	248	241.1

Phase 1: Contribute to the Ceremony (5)

Metrics	Config 1	Config 2	Config 3	Config 4	Config 5
Total Execution Time	38s	1m 55s	5m 16s	6s	15s
Max Memory (MiB)	553.8	390	955.9	241.3	244

Phase 1: Verify Contribution

Metrics	Config 1	Config 2	Config 3	Config 4	Config 5
Total Execution Time (s)	5	7	18	-	3
Max Memory (MiB)	754.2	804.9	953.6	-	17.45

Phase 2: Prepare

Metrics	Config 1	Config 2	Config 3	Config 4	Config 5
Total Execution Time	14m	34m 22s	1h 49m 26s	1m 21s	3m 13s
Max Memory (GiB/MiB)	1.009 GiB	786.3 MiB	1.491 GiB	353.5 MiB	373.2 MiB

Phase 2: Setup Groth 16

Metrics	Config 1	Config 2	Config 3	Config 4	Config 5
Total Execution Time (s)	44	61	40	6	-
Max Memory (MiB)	900.9	814.2	948.8	733.3	-

Phase 2: Contribute

Metrics	Config 1	Config 2	Config 3	Config 4	Config 5
Total Execution Time (s)	11	15	9	-	-
Max Memory (MiB)	278	282.1	322.2	-	-

Phase 2: Create Proof

Metrics	Config 1	Config 2	Config 3	Config 4	Config 5
Total Execution Time (s)	8	9	6	-	3
Max Memory (MiB)	997.5	972.7	1012	-	17.56

hack-a-chain-software / opact-kadena