Дослідник Фундації Ethereum Джастін Дрейк заявив, що рівень 1 мережі відмовиться від Poseidon після восьмирічних досліджень вартістю у восьмизначну суму і перейде до використання усталених хеш-функцій, таких як SHA-2 або BLAKE2s.
Джастін Дрейк повідомив у дописі X від 13 серпня, що Фундація Ethereum відмовляється від Poseidon для своєї дорожньої карти L1 і переходить до традиційних варіантів, таких як SHA або BLAKE.
«Прощавай, Poseidon!» — написав Дрейк, описуючи це рішення як результат «восьмирічної, восьмизначної кролячої нори» у постквантовій криптографії.
Poseidon з'явилася у 2019 році як хеш-функція, розроблена для систем доведення з нульовим розголошенням. Її структура робила її менш витратною для обробки всередині Скорочених Неінтерактивних Аргументів Знань, широко відомих як SNARK, ніж традиційні хеш-функції, побудовані на бінарних операціях.
З 2018 року Фундація Ethereum інвестувала в спеціалізовані хеші в рамках своєї роботи над технологією нульового розголошення. Poseidon згодом стала поширеним вибором у zk-ролапах і zkVM, включаючи системи, що захищають мільярди доларів у криптоактивах.
Оголошення Дрейка стосується майбутньої архітектури L1 Ethereum, а не негайного видалення Poseidon з існуючих застосунків. Ролапи, віртуальні машини та інші проєкти, які вже використовують цю функцію, не зобов'язані замінювати її через рішення дорожньої карти.
Досягнення в дизайні систем доведення тепер змінили компроміс, який спочатку був на користь Poseidon. За словами Дрейка, усталені функції, такі як SHA-2 та BLAKE2s, можуть відповідати її продуктивності в поєднанні зі SNARK, розробленими на основі бінарних обчислень.
«Озираючись назад, ключовим були не SNARK-дружні хеші, а SNARK, дружні до хешів».
Бінарні поля дозволяють системам доведення більш природно обробляти булеву логіку, що використовується стандартними хеш-функціями. Раніше SNARK-дизайни часто покладалися на великі прості поля, де біт-орієнтовані операції, такі як XOR, могли бути дорогими для представлення.
Робота над найменшим простим числом, двійкою, дозволяє бінарним польовим системам узгоджувати свої обчислення з нулями та одиницями, що використовуються в традиційних обчисленнях. Дрейк сказав, що отримані розробки можуть підтверджувати близько 1 мільйона викликів традиційних хеш-функцій за секунду на ноутбуці, з накладними витратами приблизно в 100 разів більшими, ніж при нативному виконанні на центральному процесорі.
За словами Дрейка, дослідницькі проєкти, включаючи Binius та Flock, сприяли підвищенню продуктивності. Binius застосовує арифметику бінарних полів до доведень з нульовим розголошенням, тоді як Flock зосереджується на доведенні великих пакетів булевих обчислень, включаючи обчислення, що стосуються SHA-256, Keccak та BLAKE3.
Дрейк також звернув увагу на SNARK.fast, відкритий автоматизований дослідницький проєкт, який використовує штучний інтелект для покращення коду доведення. Його найкращий результат досяг 1,8 мільйона стиснень BLAKE3 за секунду, що представляє 255% покращення порівняно з початковим бенчмарком.
Використання усталених хешів може зменшити залежність Ethereum від спеціалізованих криптографічних функцій, які вимагають років окремого аналізу. SHA та BLAKE вже отримали широке вивчення поза системами з нульовим розголошенням, хоча їхнє впровадження в Ethereum все одно вимагатиме досліджень, аудитів та тестування.
Це рішення також змінює взаємозв'язок між хеш-функціями Ethereum та його інфраструктурою доведення. Замість того, щоб розробляти новий хеш навколо обмежень SNARK, дослідники можуть створювати SNARK навколо хеш-функцій, які вже мають довгу історію безпеки.
Дрейк пов'язав це рішення з програмою постквантової безпеки Ethereum, яка готує протокол до комп'ютерів, здатних зламати криптографію на еліптичних кривих. Наразі Ethereum покладається на такі системи для облікових записів користувачів та частин своєї інфраструктури консенсусу та даних.
Як повідомило crypto.news у серпні, співзасновник Віталік Бутерін підвищив квантову безпеку в оновленій дорожній карті Ethereum. План також охоплює нативну конфіденційність, формальну верифікацію, постквантове масштабування та можливі заміни частин Віртуальної машини Ethereum.
Дрейк зазначив, що нещодавні досягнення в криптоаналізі за допомогою ШІ створили невдачі для складніших постквантових систем. Він конкретно згадав HAWK, схему підпису на основі ґраток, та SQIsign, яка покладається на криптографію на основі ізогеній.
За його оцінкою, ці проблеми підсилюють аргументи на користь хеш-орієнтованих підписів на блокчейнах. Такі розробки використовують відносно прості та широко вивчені припущення, хоча окремі підписи можуть бути занадто великими для прямого використання в поточному масштабі Ethereum.
Агрегація SNARK пропонує один зі способів вирішення проблеми розміру. Система доведення може верифікувати багато хеш-орієнтованих підписів і стиснути результат в одне менше доведення для мережі, замість того, щоб вимагати окремого розміщення та перевірки кожного підпису.
Цей же метод міг би підтримувати мультіпідписні домовленості та порогові підписи k-з-n, де транзакція потребує схвалення від встановленої кількості учасників. Дрейк сказав, що гнучкість походить від використання SNARK для доведення правил авторизації без розміщення всіх базових даних підпису в блокчейні.
Підготовка на рівні гаманців вже тестується. У червні дослідник Ethereum продемонстрував захист облікового запису за допомогою верифікатора підписів на основі SPHINCS, з однією оптимізованою версією, що вимагала близько 127 000 газу та мала підпис розміром 3 704 байти. Дослідник оцінив вартість верифікації приблизно в 0,07 долара США за обліковий запис на той час.
Для американських інвесторів та підприємств, що використовують Ethereum, дорожня карта стосується ризику безпеки, який федеральні агентства зі стандартів вже почали розглядати як питання міграції. Національний інститут стандартів і технологій завершив роботу над першими трьома стандартами постквантової криптографії у серпні 2024 року та заохотив системних адміністраторів почати їхнє інтегрування.
Стандарти NIST не визначають вибір протоколу Ethereum, і обрані агентством алгоритми самі по собі не роблять мережу квантово-безпечною. Проте його робота з міграції показує, що американські установи готуються до того, як стануть доступними криптографічно значущі квантові комп'ютери.
Незалежна консультативна рада Coinbase дійшла подібної позиції у 50-сторінковому документі, опублікованому в квітні. До її складу входили Дрейк, криптограф зі Стенфорда Ден Боне, засновник EigenLayer Шрірам Каннан, керівник відділу криптографії Coinbase Єгуда Лінделл та дослідниця розподілених систем Далія Малхі.
Рада дійшла висновку, що поточні блокчейни залишаються захищеними від квантових атак, але попередила, що заміна вразливих підписів у мережах, гаманцях та біржах може зайняти роки. Згідно з консультативним документом, деякі квантостійкі альтернативи можуть збільшити вимоги до даних блокчейну до 38 разів.
Використання агрегації доведень Ethereum покликане обмежити такі витрати, замінюючи вразливу криптографію. Дрейк сказав, що SNARK на основі хешів можуть стискати довільну кількість постквантових підписів у компактне доведення, придатне для включення в блок.
Команда Ethereum Foundation, що працює над постквантовим захистом, розробляє інфраструктуру бінарних полів як частину leanVM — мінімальної віртуальної машини з нульовим розголошенням, призначеної для верифікації та агрегації криптографічних доведень.
Дрейк сказав, що поточний графік передбачає leanVM виробничого рівня у 2027 році. Розгортання, що стосуються рівнів консенсусу, даних та виконання Ethereum, заплановані на 2028 рік, хоча кожна зміна протоколу все ще вимагатиме впровадження, тестування та узгодження між незалежними командами розробників Ethereum.
Цей графік входить до Strawmap Ethereum — документа технічної координації, що охоплює період до 2029 року, а не фіналізованого календаря активації. Попереднє висвітлення Strawmap описувало сім запропонованих форків, що охоплювали швидші слоти, коротшу фіналізацію, постквантову криптографію, конфіденційність та вищу пропускну здатність мережі.
Команда Ethereum з постквантового захисту зараз працює з Binius, Flock та пов'язаними системами бінарних полів, розробляючи бенчмарки для leanVM. Дрейк сказав, що запланована на 2028 рік робота застосує отриману технологію доведення окремо для рівня консенсусу, рівня даних та рівня виконання.
ETH