Abandon de Poseidon par Ethereum
Le chercheur de la Fondation Ethereum, Justin Drake, a annoncé que la couche 1 du réseau abandonnerait Poseidon après un effort de recherche de huit ans et un investissement à huit chiffres. Ethereum se tournera désormais vers des fonctions de hachage établies telles que SHA-2 ou BLAKE2s. Dans un post sur X le 13 août, Drake a déclaré que la Fondation Ethereum abandonne Poseidon pour sa feuille de route L1, se dirigeant vers des options traditionnelles comme SHA ou BLAKE.
« Au revoir, Poseidon ! »
a écrit Drake, qualifiant cette décision de résultat d’un « parcours de huit ans et à huit chiffres » dans le domaine de la cryptographie post-quantique.
Historique et Impact de Poseidon
Poseidon, qui a été introduit en 2019 comme une fonction de hachage conçue pour les systèmes de preuve à connaissance nulle, avait une structure qui le rendait moins coûteux à traiter dans les Arguments de Connaissance Non-Interactifs Succincts, communément appelés SNARKs, par rapport aux fonctions de hachage traditionnelles basées sur des opérations binaires. Depuis 2018, la Fondation Ethereum a investi dans des hachages spécialisés dans le cadre de son travail sur la technologie de connaissance nulle. Poseidon est devenu un choix courant parmi les zk-rollups et les zkVMs, y compris les systèmes qui sécurisent des milliards de dollars d’actifs cryptographiques.
L’annonce de Drake concerne l’architecture future de L1 d’Ethereum, et non un retrait immédiat de Poseidon des applications existantes. Les rollups, les machines virtuelles et d’autres projets qui utilisent déjà cette fonction ne sont pas tenus de la remplacer en raison de cette décision. Les avancées dans la conception des systèmes de preuve ont modifié le compromis qui favorisait initialement Poseidon. Selon Drake, des fonctions établies comme SHA-2 et BLAKE2s peuvent désormais égaler ses performances lorsqu’elles sont associées à des SNARKs conçus autour du calcul binaire.
« Avec le recul, la clé n’était pas les hachages compatibles avec les SNARK, mais les SNARK compatibles avec les hachages. »
Avancées Technologiques et Projets de Recherche
Les conceptions de SNARK antérieures reposaient souvent sur de grands champs premiers, où des opérations basées sur des bits, telles que XOR, pouvaient être coûteuses à représenter. Travailler sur le plus petit nombre premier, deux, permet aux systèmes de champs binaires d’aligner leurs calculs avec les zéros et les uns utilisés dans l’informatique conventionnelle. Drake a déclaré que les conceptions résultantes peuvent prouver environ 1 million d’appels de hachage traditionnels par seconde sur un ordinateur portable, avec un surcoût d’environ 100 fois par rapport à l’exécution native du CPU. Des projets de recherche tels que Binius et Flock ont contribué aux gains de performance, selon le post. Binius applique l’arithmétique des champs binaires aux preuves à connaissance nulle, tandis que Flock se concentre sur la preuve de grands lots de calculs booléens, y compris des calculs impliquant SHA-256, Keccak et BLAKE3.
Drake a également mentionné SNARK.fast, un projet de recherche automatisé ouvert qui utilise l’intelligence artificielle pour améliorer le code de preuve. Son meilleur résultat a atteint 1,8 million de compressions BLAKE3 par seconde, représentant une amélioration de 255 % par rapport à son point de référence initial. L’utilisation de hachages établis pourrait réduire la dépendance d’Ethereum à des fonctions cryptographiques spécialisées nécessitant des années d’analyse.
Conséquences pour la Sécurité et l’Avenir d’Ethereum
Cette décision modifie également la relation entre les fonctions de hachage d’Ethereum et son infrastructure de preuve. Au lieu de concevoir un nouveau hachage autour des limites d’un SNARK, les chercheurs peuvent construire le SNARK autour de fonctions de hachage qui ont déjà de longs antécédents de sécurité. Drake a lié cette décision au programme de sécurité post-quantique d’Ethereum, qui prépare le protocole pour des ordinateurs capables de briser la cryptographie à courbe elliptique. Ethereum s’appuie actuellement sur de tels systèmes pour les comptes utilisateurs et certaines parties de son infrastructure de consensus et de données.
Comme l’a rapporté crypto.news en août, le co-fondateur Vitalik Buterin a placé la sécurité quantique plus haut dans la feuille de route mise à jour d’Ethereum. Le plan couvre également la confidentialité native, la vérification formelle, l’évolutivité post-quantique et d’éventuels remplacements pour certaines parties de la machine virtuelle Ethereum. Drake a déclaré que les récentes avancées en cryptanalyse assistée par IA avaient créé des revers pour des systèmes post-quantiques plus complexes. Il a spécifiquement cité HAWK, une conception de signature basée sur des réseaux, et SQIsign, qui repose sur la cryptographie basée sur l’isogénie.
Selon son évaluation, ces problèmes renforcent l’argument en faveur des signatures basées sur des hachages sur les blockchains. De telles conceptions utilisent des hypothèses relativement simples et largement étudiées, bien que des signatures individuelles puissent être trop volumineuses pour une utilisation directe à l’échelle actuelle d’Ethereum.
Solutions et Perspectives d’Avenir
L’agrégation de SNARK offre un moyen de résoudre le problème de taille. Un système de preuve peut vérifier de nombreuses signatures basées sur des hachages et compresser le résultat en une seule preuve plus petite pour le réseau, plutôt que d’exiger que chaque signature soit placée et vérifiée séparément. La même méthode pourrait soutenir des arrangements de signatures multiples et des signatures de seuil k-of-n, dans lesquelles une transaction nécessite l’approbation d’un nombre défini de participants. Drake a déclaré que la flexibilité provient de l’utilisation du SNARK pour prouver les règles d’autorisation sans placer toutes les données de signature sous-jacentes sur la chaîne.
Des préparations au niveau des portefeuilles sont déjà en cours de test. En juin, un chercheur d’Ethereum a démontré la protection des comptes en utilisant un vérificateur de signature basé sur SPHINCS, une version optimisée nécessitant environ 127 000 gaz et portant une signature de 3 704 octets. Le chercheur a estimé le coût de vérification à environ 0,07 $ par compte à l’époque.
Pour les investisseurs et les entreprises américaines utilisant Ethereum, la feuille de route aborde un risque de sécurité que les agences fédérales de normalisation ont déjà commencé à traiter comme un problème de migration. L’Institut national des normes et de la technologie a finalisé ses trois premières normes de cryptographie post-quantique en août 2024 et a encouragé les administrateurs de systèmes à commencer à les intégrer. Les normes du NIST ne dirigent pas les choix de protocole d’Ethereum, et les algorithmes sélectionnés par l’agence ne rendent pas le réseau sûr contre les menaces quantiques par eux-mêmes.
Cependant, son travail de migration montre que les institutions américaines se préparent avant que des ordinateurs quantiques pertinents sur le plan cryptographique ne deviennent disponibles. Un conseil consultatif indépendant de Coinbase a atteint une position similaire dans un document de 50 pages publié en avril. Ses membres comprenaient Drake, le cryptographe de Stanford Dan Boneh, le fondateur d’EigenLayer Sreeram Kannan, le responsable de la cryptographie de Coinbase Yehuda Lindell et la chercheuse en systèmes distribués Dahlia Malkhi.
Le conseil a conclu que les blockchains actuelles restent sécurisées contre les attaques quantiques, mais a averti que le remplacement des signatures vulnérables à travers les réseaux, les portefeuilles et les échanges pourrait prendre des années. Selon le document consultatif, certaines alternatives résistantes aux quantiques pourraient augmenter les exigences en matière de données blockchain jusqu’à 38 fois. L’utilisation par Ethereum de l’agrégation de preuves vise à limiter de tels coûts tout en remplaçant la cryptographie vulnérable.
Drake a déclaré que les SNARK basés sur des hachages pourraient compresser un nombre arbitraire de signatures post-quantiques en une preuve compacte adaptée à l’inclusion dans un bloc.
Progrès et Développements Futurs
L’équipe post-quantique de la Fondation Ethereum travaille sur une infrastructure de champs binaires dans le cadre de leanVM, une machine virtuelle à connaissance nulle minimale destinée à vérifier et agréger des preuves cryptographiques. Drake a déclaré que le calendrier actuel prévoit un leanVM de qualité production en 2027. Des déploiements impliquant les couches de consensus, de données et d’exécution d’Ethereum sont prévus pour 2028, bien que chaque changement de protocole nécessite encore une mise en œuvre, des tests et un accord entre les équipes de développement indépendantes d’Ethereum.
Le calendrier s’inscrit dans la Strawmap d’Ethereum, un document de coordination technique s’étendant jusqu’en 2029, plutôt qu’un calendrier d’activation finalisé. La couverture antérieure de la Strawmap décrivait sept forks proposés couvrant des créneaux plus rapides, une finalité plus courte, la cryptographie post-quantique, la confidentialité et une capacité réseau accrue. L’équipe post-quantique d’Ethereum travaille désormais avec Binius, Flock et des systèmes de champs binaires connexes tout en développant des benchmarks pour leanVM. Drake a déclaré que le travail prévu pour 2028 appliquerait la technologie de preuve résultante séparément à la couche de consensus, à la couche de données et à la couche d’exécution.
