O pesquisador da Ethereum Foundation, Justin Drake, afirmou que a camada 1 da rede abandonará o Poseidon após um esforço de pesquisa de oito anos e oito dígitos, e buscará funções de hash estabelecidas como SHA-2 ou BLAKE2s.
Justin Drake afirmou em uma postagem no X em 13 de agosto que a Ethereum Foundation está abandonando o Poseidon para seu roteiro L1 e avançando para opções tradicionais como SHA ou BLAKE.
“Adeus, Poseidon!”, Drake escreveu, descrevendo a decisão como o resultado de um “buraco de oito anos e oito dígitos” na criptografia pós-quântica.
O Poseidon surgiu em 2019 como uma função de hash projetada para sistemas de prova de conhecimento zero. Sua estrutura o tornava menos dispendioso de processar dentro de Argumentos Não Interativos Sucintos de Conhecimento, comumente conhecidos como SNARKs, do que as funções de hash tradicionais construídas em torno de operações binárias.
Desde 2018, a Ethereum Foundation tem investido em hashes especializados como parte de seu trabalho na tecnologia de conhecimento zero. O Poseidon mais tarde se tornou uma escolha comum em zk-rollups e zkVMs, incluindo sistemas que protegem bilhões de dólares em ativos criptográficos.
O anúncio de Drake diz respeito à futura arquitetura L1 da Ethereum, e não a uma remoção imediata do Poseidon de aplicações existentes. Rollups, máquinas virtuais e outros projetos que já utilizam a função não são obrigados a substituí-la devido à decisão do roteiro.
Avanços no design de sistemas de prova agora mudaram a relação de custo-benefício que inicialmente favorecia o Poseidon. De acordo com Drake, funções estabelecidas como SHA-2 e BLAKE2s podem igualar seu desempenho quando combinadas com SNARKs projetados em torno da computação binária.
“Em retrospecto, a chave não eram hashes amigáveis a SNARKs, mas SNARKs amigáveis a hashes.”
Campos binários permitem que sistemas de prova processem a lógica booleana usada por funções de hash padrão de forma mais natural. Projetos SNARK anteriores frequentemente dependiam de grandes campos primos, onde operações baseadas em bits, como XOR, poderiam ser custosas de representar.
Trabalhar com o menor número primo, dois, permite que sistemas de campo binário alinhem seus cálculos com os zeros e uns usados na computação convencional. Drake disse que os projetos resultantes podem provar cerca de 1 milhão de chamadas de hash tradicionais por segundo em um laptop, com uma sobrecarga de aproximadamente 100 vezes em comparação com a execução nativa da CPU.
Projetos de pesquisa, incluindo Binius e Flock, contribuíram para os ganhos de desempenho, de acordo com a postagem. Binius aplica aritmética de campo binário a provas de conhecimento zero, enquanto Flock se concentra em provar grandes lotes de cálculos booleanos, incluindo computações envolvendo SHA-256, Keccak e BLAKE3.
Drake também mencionou o SNARK.fast, um projeto de pesquisa automatizado e aberto que usa inteligência artificial para melhorar o código de prova. Seu resultado mais forte alcançou 1,8 milhão de compressões BLAKE3 por segundo, representando uma melhoria de 255% em relação ao seu benchmark inicial.
O uso de hashes estabelecidos poderia reduzir a dependência da Ethereum em funções criptográficas especializadas que exigem anos de análise separada. SHA e BLAKE já receberam extenso estudo fora dos sistemas de conhecimento zero, embora sua implementação dentro da Ethereum ainda exigiria pesquisa, auditorias e testes.
A decisão também muda a relação entre as funções de hash da Ethereum e sua infraestrutura de prova. Em vez de projetar um novo hash em torno dos limites de um SNARK, os pesquisadores podem construir o SNARK em torno de funções de hash que já possuem longos registros de segurança.
Drake vinculou a decisão ao programa de segurança pós-quântica da Ethereum, que está preparando o protocolo para computadores capazes de quebrar a criptografia de curva elíptica. A Ethereum atualmente depende de tais sistemas para contas de usuário e partes de sua infraestrutura de consenso e dados.
Conforme noticiado pelo crypto.news em agosto, o cofundador Vitalik Buterin elevou a segurança quântica no roteiro atualizado da Ethereum. O plano também abrange privacidade nativa, verificação formal, escalabilidade pós-quântica e possíveis substituições para partes da Máquina Virtual Ethereum.
Drake disse que avanços recentes na criptoanálise assistida por IA criaram contratempos para sistemas pós-quânticos mais complexos. Ele citou especificamente HAWK, um design de assinatura baseado em rede, e SQIsign, que se baseia em criptografia isogênica.
De acordo com sua avaliação, os problemas reforçam o argumento para assinaturas baseadas em hash em blockchains. Tais projetos utilizam suposições relativamente simples e extensivamente estudadas, embora assinaturas individuais possam ser grandes demais para uso direto na escala atual da Ethereum.
A agregação de SNARKs oferece uma maneira de resolver o problema do tamanho. Um sistema de prova pode verificar muitas assinaturas baseadas em hash e compactar o resultado em uma prova menor para a rede, em vez de exigir que cada assinatura seja colocada e verificada separadamente.
O mesmo método poderia suportar arranjos de múltiplas assinaturas e assinaturas de limiar k-de-n, nas quais uma transação precisa da aprovação de um número definido de participantes. Drake disse que a flexibilidade vem do uso do SNARK para provar as regras de autorização sem colocar todos os dados de assinatura subjacentes on-chain.
Preparações no nível da carteira já estão sendo testadas. Em junho, um pesquisador da Ethereum demonstrou proteção de conta usando um verificador de assinatura baseado em SPHINCS, com uma versão otimizada exigindo cerca de 127.000 gas e carregando uma assinatura de 3.704 bytes. O pesquisador estimou o custo de verificação em aproximadamente US$ 0,07 por conta na época.
Para investidores e empresas dos EUA que usam Ethereum, o roteiro aborda um risco de segurança que as agências federais de padrões já começaram a tratar como uma questão de migração. O National Institute of Standards and Technology finalizou seus três primeiros padrões de criptografia pós-quântica em agosto de 2024 e incentivou os administradores de sistema a começar a integrá-los.
Os padrões do NIST não direcionam as escolhas de protocolo da Ethereum, e os algoritmos selecionados pela agência não tornam a rede quantum-safe por si só. Seu trabalho de migração mostra, no entanto, que as instituições americanas estão se preparando antes que computadores quânticos criptograficamente relevantes se tornem disponíveis.
Um conselho consultivo independente da Coinbase alcançou uma posição semelhante em um artigo de 50 páginas publicado em abril. Seus membros incluíam Drake, o criptógrafo de Stanford Dan Boneh, o fundador da EigenLayer Sreeram Kannan, o chefe de criptografia da Coinbase Yehuda Lindell e a pesquisadora de sistemas distribuídos Dahlia Malkhi.
O conselho concluiu que as blockchains atuais permanecem seguras contra ataques quânticos, mas alertou que a substituição de assinaturas vulneráveis em redes, carteiras e exchanges poderia levar anos. De acordo com o documento consultivo, algumas alternativas resistentes a quântica poderiam aumentar os requisitos de dados da blockchain em até 38 vezes.
O uso da agregação de provas pela Ethereum visa limitar esses custos ao substituir a criptografia vulnerável. Drake disse que SNARKs baseados em hash poderiam compactar um número arbitrário de assinaturas pós-quânticas em uma prova compacta adequada para inclusão em um bloco.
A equipe pós-quântica da Ethereum Foundation está trabalhando na infraestrutura de campo binário como parte da leanVM, uma máquina virtual de conhecimento zero mínima destinada a verificar e agregar provas criptográficas.
Drake disse que o cronograma atual prevê uma leanVM de nível de produção em 2027. As implantações envolvendo as camadas de consenso, dados e execução da Ethereum estão planejadas para 2028, embora cada mudança de protocolo ainda exigirá implementação, testes e acordo entre as equipes de desenvolvimento independentes da Ethereum.
O cronograma se encaixa no Strawmap da Ethereum, um documento de coordenação técnica que se estende até 2029, em vez de um calendário de ativação finalizado. A cobertura anterior do Strawmap descreveu sete forks propostas cobrindo slots mais rápidos, finalidade mais curta, criptografia pós-quântica, privacidade e maior capacidade de rede.
A equipe pós-quântica da Ethereum está agora trabalhando com Binius, Flock e sistemas de campo binário relacionados enquanto desenvolve benchmarks para a leanVM. Drake disse que o trabalho planejado para 2028 aplicaria a tecnologia de prova resultante separadamente nas camadas de consenso, dados e execução.
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