El investigador de la Fundación Ethereum, Justin Drake, ha dicho que la capa 1 de la red dejará Poseidon después de un esfuerzo de investigación de ocho años y ocho cifras, y buscará funciones hash establecidas como SHA-2 o BLAKE2s.
Resumen
- La hoja de ruta de L1 de Ethereum utilizará hashes tradicionales en lugar de la función Poseidon centrada en SNARK.
- Los SNARK de campo binario pueden probar alrededor de 1 millón de llamadas hash tradicionales por segundo.
- Una leanVM de grado de producción está programada para 2027, seguida de implementaciones de capa en 2028.
- Las firmas basadas en hash forman una parte central de la protección planificada de Ethereum contra las computadoras cuánticas.
Ethereum L1 se aleja de Poseidon
Justin Drake dijo en una publicación X del 13 de agosto que la Fundación Ethereum está abandonando Poseidon para su hoja de ruta de L1 y moviéndose hacia opciones tradicionales como SHA o BLAKE.
"¡Adiós, Poseidon!" escribió Drake, describiendo la decisión como el resultado de un "agujero de conejo de 8 años y ocho cifras" en criptografía post-cuántica.
Poseidon surgió en 2019 como una función hash diseñada para sistemas de prueba de conocimiento cero. Su estructura hacía que fuera menos costoso procesarla dentro de Argumentos Sucintos No Interactivos de Conocimiento, comúnmente conocidos como SNARK, que las funciones hash tradicionales construidas alrededor de operaciones binarias.
Desde 2018, la Fundación Ethereum ha invertido en hashes especializados como parte de su trabajo en tecnología de conocimiento cero. Poseidon luego se convirtió en una opción común en zk-rollups y zkVMs, incluidos sistemas que aseguran miles de millones de dólares en activos criptográficos.
El anuncio de Drake se refiere a la futura arquitectura de L1 de Ethereum, más que a una eliminación inmediata de Poseidon de las aplicaciones existentes. Los rollups, las máquinas virtuales y otros proyectos que ya usan la función no están obligados a reemplazarla debido a la decisión de la hoja de ruta.
Los avances en el diseño de sistemas de prueba han cambiado ahora el equilibrio que inicialmente favorecía a Poseidon. Según Drake, las funciones establecidas como SHA-2 y BLAKE2s pueden igualar su rendimiento cuando se combinan con SNARK diseñados alrededor de la computación binaria.
"En retrospectiva, la clave no fueron los hashes amigables con SNARK, sino los SNARK amigables con hashes."
Los SNARK de campo binario hacen prácticos los hashes tradicionales
Los campos binarios permiten que los sistemas de prueba procesen la lógica booleana utilizada por las funciones hash estándar de manera más natural. Los diseños de SNARK anteriores a menudo se basaban en campos primos grandes, donde las operaciones basadas en bits como XOR podían ser costosas de representar.
Trabajar sobre el número primo más pequeño, dos, permite que los sistemas de campo binario alineen sus cálculos con los ceros y unos utilizados en la computación convencional. Drake dijo que los diseños resultantes pueden probar alrededor de 1 millón de llamadas hash tradicionales por segundo en una computadora portátil, con una sobrecarga de aproximadamente 100 veces en comparación con la ejecución nativa de la CPU.
Los proyectos de investigación, incluidos Binius y Flock, contribuyeron a las ganancias de rendimiento, según la publicación. Binius aplica aritmética de campo binario a pruebas de conocimiento cero, mientras que Flock se centra en probar grandes lotes de cálculos booleanos, incluidas computaciones que involucran SHA-256, Keccak y BLAKE3.
Drake también señaló a SNARK.fast, un proyecto de investigación automatizado y abierto que utiliza inteligencia artificial para mejorar el código de prueba. Su resultado más fuerte alcanzó 1.8 millones de compresiones BLAKE3 por segundo, lo que representa una mejora del 255% sobre su punto de referencia inicial.
El uso de hashes establecidos podría reducir la dependencia de Ethereum de funciones criptográficas especializadas que requieren años de análisis separado. SHA y BLAKE ya han recibido un estudio extenso fuera de los sistemas de conocimiento cero, aunque su implementación dentro de Ethereum aún requeriría investigación, auditorías y pruebas.
La decisión también cambia la relación entre las funciones hash de Ethereum y su infraestructura de pruebas. En lugar de diseñar un nuevo hash en torno a los límites de un SNARK, los investigadores pueden construir el SNARK en torno a funciones hash que ya tienen un largo historial de seguridad.
El trabajo post-cuántico de Ethereum favorece las firmas basadas en hash
Drake vinculó la decisión con el programa de seguridad post-cuántica de Ethereum, que está preparando el protocolo para computadoras capaces de romper la criptografía de curva elíptica. Ethereum actualmente depende de tales sistemas para cuentas de usuario y partes de su infraestructura de consenso y datos.
Como informó crypto.news en agosto, el cofundador Vitalik Buterin ha movido la seguridad cuántica a un lugar más alto en la hoja de ruta actualizada de Ethereum. El plan también cubre privacidad nativa, verificación formal, escalado post-cuántico y posibles reemplazos para partes de la Máquina Virtual de Ethereum.
Drake dijo que los avances recientes en criptoanálisis asistido por IA han creado contratiempos para sistemas post-cuánticos más complejos. Citó específicamente a HAWK, un diseño de firma basado en retículos, y a SQIsign, que se basa en criptografía basada en isogenias.
Según su evaluación, los problemas refuerzan el caso de las firmas basadas en hash en blockchains. Tales diseños utilizan supuestos relativamente simples y ampliamente estudiados, aunque las firmas individuales pueden ser demasiado grandes para uso directo a la escala actual de Ethereum.
La agregación SNARK ofrece una forma de abordar el problema del tamaño. Un sistema de prueba puede verificar muchas firmas basadas en hash y comprimir el resultado en una prueba más pequeña para la red, en lugar de requerir que cada firma se coloque y verifique por separado.
El mismo método podría soportar arreglos de multifirma y firmas de umbral k-de-n, en las que una transacción necesita la aprobación de un número determinado de participantes. Drake dijo que la flexibilidad proviene de usar el SNARK para probar las reglas de autorización sin colocar todos los datos de firma subyacentes en la cadena.
Las preparaciones a nivel de billetera ya se están probando. En junio, un investigador de Ethereum demostró protección de cuentas utilizando un verificador de firmas basado en SPHINCS, con una versión optimizada que requiere alrededor de 127,000 gas y lleva una firma de 3,704 bytes. El investigador estimó el costo de verificación en aproximadamente $0.07 por cuenta en ese momento.
Los estándares de EE. UU. añaden presión para una preparación temprana
Para los inversores y empresas estadounidenses que usan Ethereum, la hoja de ruta aborda un riesgo de seguridad que las agencias federales de estándares ya han comenzado a tratar como un problema de migración. El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología finalizó sus primeros tres estándares de criptografía post-cuántica en agosto de 2024 y alentó a los administradores de sistemas a comenzar a integrarlos.
Los estándares del NIST no dirigen las elecciones de protocolo de Ethereum, y los algoritmos seleccionados por la agencia no hacen que la red sea segura contra la computación cuántica por sí mismos. Sin embargo, su trabajo de migración muestra que las instituciones estadounidenses se están preparando antes de que estén disponibles computadoras cuánticas criptográficamente relevantes.
Una junta asesora independiente de Coinbase llegó a una posición similar en un documento de 50 páginas publicado en abril. Sus miembros incluían a Drake, el criptógrafo de Stanford Dan Boneh, el fundador de EigenLayer Sreeram Kannan, el jefe de criptografía de Coinbase Yehuda Lindell y la investigadora de sistemas distribuidos Dahlia Malkhi.
La junta concluyó que las blockchains actuales siguen siendo seguras contra ataques cuánticos, pero advirtió que reemplazar firmas vulnerables en redes, billeteras e intercambios podría llevar años. Según el documento de asesoría, algunas alternativas resistentes a la computación cuántica podrían aumentar los requisitos de datos de blockchain hasta 38 veces.
El uso de agregación de pruebas por parte de Ethereum tiene como objetivo limitar tales costos mientras reemplaza la criptografía vulnerable. Drake dijo que los SNARK basados en hash podrían comprimir un número arbitrario de firmas post-cuánticas en una prueba compacta adecuada para su inclusión en un bloque.
LeanVM apunta a implementación en producción en 2027
El equipo post-cuántico de la Fundación Ethereum está trabajando en infraestructura de campo binario como parte de leanVM, una máquina virtual de conocimiento cero mínima destinada a verificar y agregar pruebas criptográficas.
Drake dijo que el cronograma actual prevé un leanVM de grado de producción en 2027. Los despliegues que involucran las capas de consenso, datos y ejecución de Ethereum están planificados para 2028, aunque cada cambio de protocolo aún requerirá implementación, pruebas y acuerdo entre los equipos de desarrollo independientes de Ethereum.
El cronograma se encuentra dentro del Strawmap de Ethereum, un documento de coordinación técnica que se extiende hasta 2029 en lugar de un calendario de activación finalizado. La cobertura de Strawmap anterior describió siete bifurcaciones propuestas que cubren slots más rápidos, finalidad más corta, criptografía post-cuántica, privacidad y mayor capacidad de red.
El equipo post-cuántico de Ethereum ahora está trabajando con Binius, Flock y sistemas relacionados de campo binario mientras desarrolla puntos de referencia de leanVM. Drake dijo que el trabajo planificado para 2028 aplicaría la tecnología de prueba resultante por separado en la capa de consenso, la capa de datos y la capa de ejecución.
