Le chercheur de la Fondation Ethereum, Justin Drake, a déclaré que la couche 1 du réseau abandonnera Poseidon après huit ans de recherche à huit chiffres et se tournera vers des fonctions de hachage établies telles que SHA-2 ou BLAKE2s.
Résumé
- La feuille de route L1 d'Ethereum utilisera des hachages traditionnels au lieu de la fonction Poseidon axée sur les SNARK.
- Les SNARK à corps binaires peuvent prouver environ 1 million d'appels de hachage traditionnels par seconde.
- Un leanVM de qualité production est prévu pour 2027, suivi de déploiements en couche en 2028.
- Les signatures basées sur le hachage constituent une partie centrale de la protection planifiée d'Ethereum contre les ordinateurs quantiques.
Ethereum L1 se détourne de Poseidon
Justin Drake a déclaré dans un post X du 13 août que la Fondation Ethereum abandonne Poseidon pour sa feuille de route L1 et se tourne vers des options traditionnelles telles que SHA ou BLAKE.
« Adieu, Poseidon ! » a écrit Drake, décrivant la décision comme le résultat d'un « terrier de lapin de 8 ans à huit chiffres » dans la cryptographie post-quantique.
Poseidon est apparu en 2019 comme une fonction de hachage conçue pour les systèmes de preuve à connaissance nulle. Sa structure rendait son traitement moins coûteux dans les arguments succincts non interactifs de connaissance, communément appelés SNARK, que les fonctions de hachage traditionnelles construites autour d'opérations binaires.
Depuis 2018, la Fondation Ethereum a investi dans des hachages spécialisés dans le cadre de ses travaux sur la technologie à connaissance nulle. Poseidon est ensuite devenu un choix courant dans les zk-rollups et les zkVM, y compris les systèmes qui sécurisent des milliards de dollars d'actifs cryptographiques.
L'annonce de Drake concerne la future architecture L1 d'Ethereum, plutôt qu'un retrait immédiat de Poseidon des applications existantes. Les rollups, les machines virtuelles et d'autres projets qui utilisent déjà la fonction ne sont pas tenus de la remplacer en raison de la décision de la feuille de route.
Les progrès dans la conception des systèmes de preuve ont maintenant modifié le compromis qui favorisait initialement Poseidon. Selon Drake, les fonctions établies telles que SHA-2 et BLAKE2s peuvent égaler ses performances lorsqu'elles sont associées à des SNARK conçus autour du calcul binaire.
« Avec le recul, la clé n'était pas les hachages adaptés aux SNARK, mais les SNARK adaptés aux hachages. »
Les SNARK à corps binaires rendent les hachages traditionnels pratiques
Les corps binaires permettent aux systèmes de preuve de traiter plus naturellement la logique booléenne utilisée par les fonctions de hachage standard. Les conceptions SNARK antérieures reposaient souvent sur de grands corps premiers, où les opérations basées sur les bits telles que XOR pouvaient être coûteuses à représenter.
Travailler sur le plus petit nombre premier, deux, permet aux systèmes à corps binaires d'aligner leurs calculs sur les zéros et les uns utilisés dans le calcul conventionnel. 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.
Les projets de recherche, notamment Binius et Flock, ont contribué aux gains de performance, selon le post. Binius applique l'arithmétique des corps binaires aux preuves à connaissance nulle, tandis que Flock se concentre sur la preuve de grands lots de calculs booléens, y compris les calculs impliquant SHA-256, Keccak et BLAKE3.
Drake a également souligné SNARK.fast, un projet de recherche automatisé ouvert qui utilise l'intelligence artificielle pour améliorer le code de preuve. Son résultat le plus fort a atteint 1,8 million de compressions BLAKE3 par seconde, représentant une amélioration de 255 % par rapport à son benchmark de départ.
L'utilisation de hachages établis pourrait réduire la dépendance d'Ethereum à l'égard de fonctions cryptographiques spécialisées qui nécessitent des années d'analyse distincte. SHA et BLAKE ont déjà reçu une étude approfondie en dehors des systèmes à connaissance nulle, bien que leur mise en œuvre dans Ethereum nécessiterait encore des recherches, des audits et des tests.
La 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 en matière de sécurité.
Le travail post-quantique d'Ethereum favorise les signatures basées sur le hachage
Drake a lié cette décision au programme de sécurité post-quantique d'Ethereum, qui prépare le protocole à 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 crypto.news l'a rapporté en août, le cofondateur 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, la mise à l'échelle post-quantique et d'éventuels remplacements de certaines parties de la machine virtuelle Ethereum.
Drake a déclaré que les récentes avancées en cryptanalyse assistée par IA ont créé des revers pour les systèmes post-quantiques plus complexes. Il a spécifiquement cité HAWK, une conception de signature à base de treillis, et SQIsign, qui repose sur la cryptographie basée sur les isogénies.
Selon son évaluation, ces problèmes renforcent l'argument en faveur des signatures basées sur le hachage sur les blockchains. Ces conceptions utilisent des hypothèses relativement simples et largement étudiées, bien que les signatures individuelles puissent être trop grandes pour une utilisation directe à l'échelle actuelle d'Ethereum.
L'agrégation SNARK offre un moyen de résoudre le problème de taille. Un système de preuve peut vérifier de nombreuses signatures basées sur le hachage 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 prendre en charge les arrangements de multisignatures et les signatures de seuil k-of-n, dans lesquels une transaction nécessite l'approbation d'un nombre défini de participants. Drake a déclaré que la flexibilité vient de l'utilisation du SNARK pour prouver les règles d'autorisation sans placer toutes les données de signature sous-jacentes sur la chaîne.
Des préparatifs au niveau du portefeuille 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, avec une version optimisée nécessitant environ 127 000 gas 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.
Les normes américaines ajoutent une pression pour une préparation précoce
Pour les investisseurs et les entreprises américains utilisant Ethereum, la feuille de route répond à un risque de sécurité que les agences fédérales de normalisation ont déjà commencé à traiter comme un problème de migration. Le National Institute of Standards and Technology a finalisé ses trois premières normes de cryptographie post-quantique en août 2024 et a encouragé les administrateurs système 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 quantique-sûr par eux-mêmes. Son travail de migration montre cependant que les institutions américaines se préparent avant que des ordinateurs quantiques cryptographiquement pertinents ne soient disponibles.
Un comité consultatif indépendant de Coinbase est parvenu à 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 comité 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 besoins en données de la blockchain jusqu'à 38 fois.
L'utilisation de l'agrégation de preuves par Ethereum vise à limiter ces coûts tout en remplaçant la cryptographie vulnérable. Drake a déclaré que les SNARK basés sur le hachage pourraient compresser un nombre arbitraire de signatures post-quantiques en une preuve compacte adaptée à l'inclusion dans un bloc.
LeanVM vise un déploiement en production en 2027
L'équipe post-quantique de la Fondation Ethereum travaille sur l'infrastructure de champs binaires dans le cadre de leanVM, une machine virtuelle à connaissance nulle minimale destinée à vérifier et agréger les preuves cryptographiques.
Drake a déclaré que le calendrier actuel prévoit un leanVM de qualité production en 2027. Les déploiements impliquant les couches de consensus, de données et d'exécution d'Ethereum sont prévus pour 2028, bien que chaque changement de protocole nécessitera toujours 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. Une couverture antérieure de la Strawmap décrivait sept forks proposés couvrant des slots 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 les systèmes à corps binaires associés tout en développant des benchmarks leanVM. Drake a déclaré que les travaux prévus en 2028 appliqueraient la technologie de preuve résultante séparément à la couche de consensus, à la couche de données et à la couche d'exécution.
