Vitalik Buterin, cofondateur d'Ethereum, a publié vendredi le troisième volet de sa série consacrée à l'obfuscation cryptographique, dans lequel il examine une technique appelée « local mixing » (mélange local), qui abandonne les réseaux (lattices) et les courbes elliptiques au profit d'idées issues de la conception des fonctions de hachage.

Ce nouvel article fait suite à la Partie I, publiée le 29 juin, et à l'étude sur le diamond iO, parue le 28 juillet, qui portaient toutes deux sur des constructions fortement basées sur les réseaux — la famille mathématique qui fonde également les standards de chiffrement post-quantique finalisés par le NIST en 2024. Le local mixing, à l'inverse, est « une manière totalement différente de faire de la cryptographie », a écrit Buterin dans son dernier article. Le design ne contient ni courbes elliptiques, ni factorisation première, ni le moindre réseau, a-t-il noté. Selon Buterin, le parent le plus proche du local mixing est la cryptographie symétrique, la discipline qui se cache derrière le chiffrement et le hachage du quotidien. Il s'agit d'une lignée éprouvée : les algorithmes symétriques comme AES et SHA-2 restent largement utilisés et ont résisté à des décennies de cryptanalyse ouverte, à la différence des constructions dont la sécurité repose sur des hypothèses plus récentes et moins testées.

Portes poubelle et circuit exécuté en sens inverse

Le processus de local mixing commence par un circuit composé de portes logiques telles que XOR, AND et NOT. Ce circuit traverse ensuite un pipeline qui conserve une sortie identique tout en effaçant toute trace de la logique interne. Buterin a décrit la séquence : le circuit original est rendu réversible, puis renforcé, gadgetisé, mélangé, et enfin obfusqué.

Pendant l'étape de mélange, des portes poubelle sont dispersées dans le circuit, l'agencement est battu, et de petits blocs sont remplacés par différentes portes qui calculent la même chose. Le mélange seul ne suffit pas, c'est pourquoi les autres étapes comptent, car elles effectuent l'essentiel du travail. La réversibilité vient en premier parce qu'elle rend possible le reste du pipeline : Buterin explique qu'une porte réversible peut être réécrite sous la forme d'un empilement arbitraire d'autres portes réversibles au comportement identique, ce qui est plus difficile à réaliser avec une porte AND ou OR.

Un pari bâti sur des échecs passés

Buterin n'en a pas moins décrit le local mixing comme un « pari fou et risqué », écrivant qu'il repose sur « un cimetière de tentatives ratées de cryptographie en boîte blanche ». La cryptographie en boîte blanche exige que des secrets restent cachés à l'intérieur d'un logiciel qu'un attaquant peut inspecter et modifier de bout en bout — le modèle de menace qui sous-tend la gestion des droits numériques et le code de paiement mobile — et les schémas publiés de ce type ont été cassés à plusieurs reprises, tandis que la cryptographie symétrique ordinaire contourne le problème en gardant les algorithmes publics et les secrets dans des clés détenues par les utilisateurs. Buterin a toutefois souligné que les auteurs du local mixing estiment que davantage d'efforts, accompagnés d'une volonté d'accepter un surcoût plus élevé, pourraient permettre à l'idée de tenir.

L'un des raccourcis proposés est l'intelligence artificielle, qui pourrait compresser en quelques années les trois décennies dont les fonctions de hachage ont eu besoin pour mûrir. Cette maturation s'est faite au grand jour, à travers des concours publics comme celui du SHA-3 organisé par le NIST, qui s'est déroulé de 2007 à 2012, et des années de tentatives de cassage par la communauté élargie de la cryptanalyse. Cette approche s'éloigne toutefois des pistes fondées sur les réseaux, où le compromis portait sur les hypothèses de sécurité.

Buterin avait qualifié l'obfuscation de « boss final de la cryptographie » dans sa publication de juin, et de « frontière ultime de la cryptographie » dans ce dernier volet. Les constructions les plus rigoureuses, a-t-il dit, présentent des temps d'exécution « littéralement galactiques » — plus longs que la durée de vie de l'univers.

Pourquoi l'obfuscation en vaut la peine

L'obfuscation permet de transformer un programme en une version chiffrée qui continue de s'exécuter sur des entrées ordinaires, en retournant des sorties ordinaires tout en masquant le code sous-jacent. Dans sa version formelle la plus stricte, l'obfuscation à indiscernabilité (indistinguishability obfuscation), deux programmes quelconques calculant la même fonction doivent produire des formes obfusquées impossibles à distinguer. Associée à une blockchain, elle s'approche d'un « tiers de confiance sans confiance », permettant des applications comme le vote privé et résistant à la collusion, sans avoir à faire confiance à un comité de type M-sur-N.