Отказ от хеш-функции Poseidon
Исследователь Ethereum Foundation Джастин Дрейк сообщил, что уровень 1 сети откажется от хеш-функции Poseidon после восьмилетних исследований и многомиллионных затрат. Вместо этого будет использоваться устоявшиеся хеш-функции, такие как SHA-2 и BLAKE2s. В своем посте в X 13 августа Дрейк отметил, что Ethereum Foundation принимает решение отказаться от Poseidon в своем L1 плане и перейти к традиционным вариантам, таким как SHA и BLAKE.
«Прощай, Poseidon!»
— написал Дрейк, описывая это решение как результат «восьмилетней, многомиллионной кроличьей норы» в области постквантовой криптографии.
История и применение Poseidon
Poseidon был представлен в 2019 году как хеш-функция, предназначенная для систем доказательства с нулевыми знаниями. Его структура сделала его менее затратным для обработки в рамках Сжатых Непосредственных Аргументов Знаний (SNARKs), чем традиционные хеш-функции, основанные на бинарных операциях. С 2018 года Ethereum Foundation инвестировала в специализированные хеши как часть своей работы над технологиями нулевых знаний. Позже Poseidon стал популярным выбором среди zk-rollups и zkVMs, включая системы, которые защищают миллиарды долларов в криптоактивах.
Будущее архитектуры L1 Ethereum
Объявление Дрейка касается будущей архитектуры L1 Ethereum, а не немедленного удаления Poseidon из существующих приложений. Rollups, виртуальные машины и другие проекты, которые уже используют эту функцию, не обязаны заменять ее в связи с изменениями в дорожной карте. Достижения в проектировании систем доказательства изменили компромисс, который изначально благоприятствовал Poseidon. По словам Дрейка, устоявшиеся функции, такие как SHA-2 и BLAKE2s, могут соответствовать его производительности, когда они используются с SNARKs, разработанными для бинарных вычислений.
«В ретроспективе ключевым моментом были не хеши, удобные для SNARK, а SNARK, удобные для хешей.»
Преимущества бинарных полей
Бинарные поля позволяют системам доказательства обрабатывать булеву логику, используемую стандартными хеш-функциями, более естественно. Ранее конструкции SNARK часто полагались на большие простые поля, где операции на битах, такие как XOR, могли быть дорогостоящими для представления. Работа с наименьшим простым числом, двумя, позволяет системам бинарных полей согласовывать свои вычисления с нулями и единицами, используемыми в традиционных вычислениях.
Достижения в производительности
Дрейк сообщил, что полученные конструкции могут подтверждать около 1 миллиона традиционных хеш-вызовов в секунду на ноутбуке, с накладными расходами примерно в 100 раз по сравнению с родным выполнением на ЦП. Исследовательские проекты, такие как Binius и Flock, способствовали увеличению производительности. Binius применяет арифметику бинарных полей к доказательствам с нулевыми знаниями, в то время как Flock сосредоточен на доказательстве больших партий булевых вычислений, включая вычисления, связанные с SHA-256, Keccak и BLAKE3. Дрейк также упомянул проект SNARK.fast, который использует искусственный интеллект для улучшения кода доказательства. Его лучший результат достиг 1,8 миллиона сжатий BLAKE3 в секунду, что представляет собой улучшение на 255% по сравнению с исходным эталоном.
Постквантовая безопасность Ethereum
Использование устоявшихся хешей может снизить зависимость Ethereum от специализированных криптографических функций, которые требуют многолетнего анализа. SHA и BLAKE уже получили обширное изучение вне систем нулевых знаний, хотя их реализация внутри Ethereum все еще потребует исследований, аудитов и тестирования. Это решение также изменяет отношения между хеш-функциями Ethereum и его инфраструктурой доказательства. Вместо разработки нового хеша вокруг ограничений SNARK, исследователи могут строить SNARK вокруг хеш-функций, которые уже имеют долгую историю безопасности.
Подготовка к квантовым угрозам
Дрейк связал это решение с программой постквантовой безопасности Ethereum, которая готовит протокол к компьютерам, способным ломать криптографию на основе эллиптических кривых. В настоящее время Ethereum полагается на такие системы для учетных записей пользователей и частей своей инфраструктуры консенсуса и данных. Как сообщалось в crypto.news в августе, соучредитель Виталик Бутерин повысил приоритет квантовой безопасности в обновленной дорожной карте Ethereum.
Заключение
Постквантовая команда Ethereum Foundation работает над инфраструктурой бинарных полей как частью leanVM, минимальной виртуальной машины с нулевыми знаниями, предназначенной для проверки и аггрегации криптографических доказательств. Дрейк сообщил, что текущий график предполагает создание производственной версии leanVM в 2027 году. Развертывания, касающиеся консенсуса Ethereum, данных и слоев выполнения, запланированы на 2028 год, хотя каждое изменение протокола все еще потребует реализации, тестирования и согласия среди независимых команд разработчиков Ethereum.
