Abbandono di Poseidon da parte della Ethereum Foundation
Il ricercatore della Ethereum Foundation, Justin Drake, ha annunciato che il layer 1 della rete abbandonerà Poseidon dopo otto anni di ricerca e investimenti a otto cifre, per adottare funzioni hash consolidate come SHA-2 e BLAKE2s. In un post su X del 13 agosto, Drake ha spiegato che la Ethereum Foundation sta abbandonando Poseidon nella sua roadmap L1, orientandosi verso opzioni più tradizionali come SHA e BLAKE.
“Addio, Poseidon!”
ha scritto Drake, descrivendo la decisione come il risultato di un “percorso di otto anni e otto cifre” nella crittografia post-quantistica. Questo traguardo rappresenta un passo importante verso una maggiore sicurezza per un Ethereum più snello e prefigura un futuro promettente.
Storia e utilizzo di Poseidon
Poseidon era emerso nel 2019 come una funzione hash progettata per sistemi di prova a conoscenza zero. La sua struttura lo rendeva meno costoso da elaborare all’interno degli Argomenti di Conoscenza Non Interattivi Succinti, comunemente noti come SNARKs, rispetto alle funzioni hash tradizionali basate su operazioni binarie. Dal 2018, la Ethereum Foundation ha investito in hash specializzati come parte del suo lavoro sulla tecnologia a conoscenza zero. Poseidon è diventato una scelta comune tra zk-rollups e zkVMs, inclusi sistemi che proteggono miliardi di dollari in asset crittografici.
Implicazioni della decisione
L’annuncio di Drake riguarda l’architettura futura L1 di Ethereum e non implica una rimozione immediata di Poseidon dalle applicazioni esistenti. I rollup, le macchine virtuali e altri progetti che già utilizzano la funzione non sono obbligati a sostituirla a causa della decisione della roadmap. I progressi nella progettazione dei sistemi di prova hanno ora cambiato il compromesso che inizialmente favoriva Poseidon. Secondo Drake, funzioni consolidate come SHA-2 e BLAKE2s possono eguagliare le prestazioni di Poseidon quando abbinate a SNARKs progettati attorno al calcolo binario.
“Con il senno di poi, la chiave non erano gli hash amichevoli per SNARK, ma gli SNARK amichevoli per hash.”
I campi binari consentono ai sistemi di prova di elaborare la logica booleana utilizzata dalle funzioni hash standard in modo più naturale.
Progetti di ricerca e prestazioni
Drake ha affermato che i progetti risultanti possono dimostrare circa 1 milione di chiamate a funzioni hash tradizionali al secondo su un laptop, con un sovraccarico di circa 100 volte rispetto all’esecuzione nativa della CPU. Progetti di ricerca come Binius e Flock hanno contribuito ai guadagni di prestazioni, secondo il post. Binius applica l’aritmetica a campo binario alle prove a conoscenza zero, mentre Flock si concentra sulla dimostrazione di grandi batch di calcoli booleani, inclusi i calcoli che coinvolgono SHA-256, Keccak e BLAKE3. Drake ha anche citato SNARK.fast, un progetto di ricerca automatizzato aperto che utilizza l’intelligenza artificiale per migliorare il codice di prova. Il suo risultato più forte ha raggiunto 1,8 milioni di compressioni BLAKE3 al secondo, rappresentando un miglioramento del 255% rispetto al suo benchmark iniziale.
Prospettive future e sicurezza post-quantistica
L’uso di hash consolidati potrebbe ridurre la dipendenza di Ethereum da funzioni crittografiche specializzate che richiedono anni di analisi separate. SHA e BLAKE hanno già ricevuto ampio studio al di fuori dei sistemi a conoscenza zero, sebbene la loro implementazione all’interno di Ethereum richiederebbe comunque ricerca, audit e test. La decisione cambia anche la relazione tra le funzioni hash di Ethereum e la sua infrastruttura di prova. Invece di progettare un nuovo hash attorno ai limiti di uno SNARK, i ricercatori possono costruire lo SNARK attorno a funzioni hash che hanno già lunghi record di sicurezza.
Drake ha collegato la decisione al programma di sicurezza post-quantistica di Ethereum, che sta preparando il protocollo per computer in grado di rompere la crittografia a curva ellittica. Ethereum attualmente si basa su tali sistemi per gli account utente e parti della sua infrastruttura di consenso e dati. Come riportato da crypto.news ad agosto, il co-fondatore Vitalik Buterin ha elevato la sicurezza quantistica nella roadmap aggiornata di Ethereum. Il piano copre anche la privacy nativa, la verifica formale, la scalabilità post-quantistica e possibili sostituzioni per parti della Ethereum Virtual Machine.
Conclusioni e preparativi in corso
Drake ha affermato che i recenti progressi nella crittoanalisi assistita da AI hanno creato ostacoli per sistemi post-quantistici più complessi. Ha citato specificamente HAWK, un design di firma basato su reticolo, e SQIsign, che si basa sulla crittografia basata su isogenia. Secondo la sua valutazione, i problemi rafforzano il caso per le firme basate su hash sulle blockchain. Tali design utilizzano assunzioni relativamente semplici e ampiamente studiate, sebbene le singole firme possano risultare troppo grandi per un uso diretto all’attuale scala di Ethereum. L’aggregazione SNARK offre un modo per affrontare il problema delle dimensioni.
I preparativi a livello di wallet sono già in fase di test. A giugno, un ricercatore di Ethereum ha dimostrato la protezione degli account utilizzando un verificatore di firme basato su SPHINCS, con una versione ottimizzata che richiedeva circa 127.000 gas e portava una firma di 3.704 byte. Il ricercatore ha stimato il costo di verifica a circa $0,07 per account in quel momento. Per gli investitori e le aziende statunitensi che utilizzano Ethereum, la roadmap affronta un rischio di sicurezza che le agenzie federali di standard hanno già iniziato a trattare come un problema di migrazione.
Il National Institute of Standards and Technology ha finalizzato i suoi primi tre standard di crittografia post-quantistica nell’agosto 2024 e ha incoraggiato gli amministratori di sistema a iniziare a integrarli. Gli standard NIST non dirigono le scelte di protocollo di Ethereum e gli algoritmi selezionati dall’agenzia non rendono la rete sicura contro i quanti da soli. Tuttavia, il suo lavoro di migrazione mostra che le istituzioni americane si stanno preparando prima che i computer quantistici rilevanti dal punto di vista crittografico diventino disponibili.
Un consiglio consultivo indipendente di Coinbase ha raggiunto una posizione simile in un documento di 50 pagine pubblicato ad aprile. I suoi membri includevano Drake, il crittografo di Stanford Dan Boneh, il fondatore di EigenLayer Sreeram Kannan, il responsabile della crittografia di Coinbase Yehuda Lindell e la ricercatrice di sistemi distribuiti Dahlia Malkhi. Il consiglio ha concluso che le attuali blockchain rimangono sicure dagli attacchi quantistici, ma ha avvertito che la sostituzione delle firme vulnerabili attraverso reti, wallet e scambi potrebbe richiedere anni.
Secondo il documento consultivo, alcune alternative resistenti ai quanti potrebbero aumentare i requisiti di dati della blockchain fino a 38 volte. L’uso dell’aggregazione delle prove da parte di Ethereum è destinato a limitare tali costi mentre sostituisce la crittografia vulnerabile. Drake ha affermato che gli SNARK basati su hash potrebbero comprimere un numero arbitrario di firme post-quantistiche in una prova compatta adatta per l’inclusione in un blocco. Il team post-quantistico della Ethereum Foundation sta lavorando su un’infrastruttura a campo binario come parte di leanVM, una macchina virtuale a conoscenza zero minimale destinata a verificare e aggregare prove crittografiche.
Drake ha affermato che il programma attuale prevede un leanVM di grado produzione nel 2027. Sono previste implementazioni che coinvolgono i layer di consenso, dati ed esecuzione di Ethereum per il 2028, sebbene ogni modifica del protocollo richiederà comunque implementazione, test e accordo tra i team di sviluppo indipendenti di Ethereum. Il programma si inserisce all’interno dello Strawmap di Ethereum, un documento di coordinamento tecnico che si estende fino al 2029, piuttosto che un calendario di attivazione finalizzato. La copertura precedente dello Strawmap descriveva sette fork proposti che coprivano slot più veloci, finalità più brevi, crittografia post-quantistica, privacy e maggiore capacità di rete. Il team post-quantistico di Ethereum sta ora lavorando con Binius, Flock e sistemi a campo binario correlati mentre sviluppa benchmark per leanVM. Drake ha affermato che il lavoro pianificato per il 2028 applicherà la tecnologia di prova risultante separatamente attraverso il layer di consenso, il layer di dati e il layer di esecuzione.
