以太坊加密技术升级迎接量子时代

  • 以太坊基金会弃用 Poseidon 哈希 改用 SHA-2 或 BLAKE
  • 二元域证明系统提升标准哈希函数速度至 Poseidon 水平
  • leanVM 预计 2027 年上线生产环境

以太坊基金会决定放弃在基础层使用 Poseidon 哈希函数,将转向 SHA 或 BLAKE 等方案。该决定由以太坊研究员 Justin Drake 公布。

这一调整将重塑以太坊长期应对未来量子计算机威胁的战略规划。Drake 于 8 月 13 日宣布了这一决定,称其是历经八年研究工作的阶段性结果。

以太坊在抗量子安全布局中弃用 Poseidon 哈希

自 2018 年以来,以太坊基金会持续资助“适用于 SNARK 的哈希”,而 Poseidon 自 2019 年推出后,逐渐成为主流的 SNARK 友好型哈希函数。

然而,Drake 指出,近年来“突破性的 SNARK 设计”已经颠覆了专用 SNARK 友好哈希(如 Poseidon)不可或缺的固有认知。

“现在,现成的传统哈希算法(如 SHA2、BLAKE2s)在 SNARK 环境下的效率可与 Poseidon 相匹配。事实证明,关键并非 SNARK 友好哈希,而是哈希友好型 SNARK 设计。”他在社交平台 X 表示

这种转变得益于基于二进制域的证明系统,这类系统可直接处理传统哈希背后的比特级运算。此前的系统依赖大量素数,使这些操作的成本极高。

Drake 也提及了 2023 年 Benjamin Diamond 和 Jim Posen 的 Binius 相关研究,这项研究使证明技巧能够高效支持标准哈希算法,同时还有名为 Flock 的新进展。

他补充,目前相关设计已可在普通笔记本电脑上实现每秒约 100 万次传统哈希调用,执行速度仅比本地 CPU 运算慢约 100 倍。

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为何拒绝更高风险的结构?

Drake 认为,基于最小假设构建安全“底层大厦”,普通哈希算法为以太坊带来几十年的稳固基础。他强调,更具风险的新型结构在实际中频频受挫。

“随着人工智能在密码分析领域表现越来越突出,避开如格子(lattice)和同源变换(isogeny)等高风险结构的逆向选择正在显现成效。仅过去几周,基于格子的 HAWK 签名方案和基于同源变换的 SQIsign,均在 NIST 第三轮选型中遭遇重大问题。我得到的消息是,未来还会有更多类似挫败。”他补充道。

全新策略也意味着无需再等待数年,验证 Poseidon 能否经受住密码分析,从而加速技术部署。根据当前的路线图,生产级 leanVM 预计将在 2027 年落地;共识层、数据层与执行层的版本则有望于 2028 年上线。

这项调整并不会让 Poseidon 失去效用,也不会强制现有项目迁移。它意味着以太坊未来一层(Layer 1)架构的一个转型建议,随着系统规模扩大,这一方案也将在标准哈希函数维持性能的前提下进行测试

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