Il cofondatore di Ethereum Vitalik Buterin ha pubblicato venerdì il terzo capitolo della sua serie sull'offuscamento crittografico, esaminando una tecnica chiamata "local mixing" che abbandona reticoli e curve ellittiche in favore di idee tratte dalla progettazione delle funzioni hash.

Il nuovo articolo segue la Parte I, pubblicata il 29 giugno, e l'analisi sul diamond iO pubblicata il 28 luglio, entrambe incentrate su costruzioni fortemente basate sui reticoli — la famiglia matematica che sta alla base anche degli standard di crittografia post-quantistica finalizzati da NIST nel 2024. Il local mixing, al contrario, è "un modo totalmente diverso di fare crittografia", ha scritto Buterin nel suo ultimo articolo. Il progetto non contiene curve ellittiche, né fattorizzazione di numeri primi, né reticoli da nessuna parte, ha sottolineato. Secondo Buterin, il parente più stretto del local mixing è la crittografia simmetrica, la disciplina alla base della crittografia e dell'hashing quotidiani. Si tratta di un lignaggio messo alla prova sul campo: algoritmi simmetrici come AES e SHA-2 restano ampiamente utilizzati e hanno resistito a decenni di crittoanalisi pubblica, a differenza di costruzioni la cui sicurezza si fonda su ipotesi più recenti e meno testate.

Porte spazzatura e un circuito eseguito al contrario

Il processo di local mixing inizia con un circuito composto da porte logiche come XOR, AND e NOT. Il circuito passa poi attraverso una pipeline che mantiene invariato l'output eliminando qualsiasi traccia della logica interna. Buterin ha descritto la sequenza: il circuito originale viene reso reversibile, poi indurito, gadgetizzato, miscelato e infine offuscato.

Durante la fase di miscelazione, nel circuito vengono sparse porte spazzatura (junk gates), la disposizione viene rimescolata e piccoli blocchi vengono sostituiti con porte diverse che calcolano la stessa cosa. La sola miscelazione non è sufficiente, ed è per questo che gli altri passaggi sono importanti, poiché svolgono la maggior parte del lavoro. La reversibilità viene per prima perché rende possibile il resto della pipeline: Buterin spiega che una porta reversibile può essere riscritta come un insieme arbitrario di altre porte reversibili dal comportamento equivalente, qualcosa che è più difficile da ottenere con una porta AND o OR.

Una scommessa costruita su fallimenti passati

Buterin ha comunque descritto il local mixing come una "scommessa audace e rischiosa", scrivendo che poggia su "un cimitero di tentativi falliti di crittografia white-box". La crittografia white-box richiede che i segreti rimangano nascosti all'interno di software che un attaccante può ispezionare e modificare dall'inizio alla fine — il modello di minaccia alla base della gestione dei diritti digitali e del codice per i pagamenti mobili — e schemi pubblicati di questo tipo sono stati ripetutamente violati, mentre la comune crittografia simmetrica aggira il problema mantenendo pubblici gli algoritmi e custodendo i segreti nelle chiavi in possesso degli utenti. Buterin ha tuttavia fatto notare che gli autori del local mixing affermano che ulteriori sforzi, uniti alla disponibilità ad accettare un overhead maggiore, potrebbero far reggere l'idea.

Una scorciatoia proposta è l'intelligenza artificiale, che potrebbe comprimere i tre decenni necessari alle funzioni hash per maturare in un arco di pochi anni. Tale maturazione è avvenuta alla luce del sole, attraverso concorsi pubblici come la competizione SHA-3 di NIST, svoltasi dal 2007 al 2012, e anni di tentativi di violazione da parte della più ampia comunità di crittoanalisi. L'approccio si allontana però dai percorsi basati sui reticoli, dove il compromesso riguardava le ipotesi di sicurezza.

Buterin ha definito l'offuscamento il "boss finale della crittografia" nella sua pubblicazione di giugno e "la frontiera finale della crittografia" nell'ultimo capitolo. Le costruzioni più rigorose, ha affermato, comportano tempi di esecuzione "letteralmente galattici" — più lunghi della vita dell'universo.

Perché l'offuscamento merita lo sforzo

L'offuscamento consente di trasformare un programma in una versione cifrata che continua a funzionare su input ordinari, restituendo output ordinari mentre ne nasconde il codice sottostante. Nella sua versione formale più rigorosa, l'offuscamento a indistinguibilità (indistinguishability obfuscation), due programmi qualsiasi che calcolano la stessa funzione dovrebbero produrre forme offuscate indistinguibili. Abbinato a una blockchain, si avvicina a una "terza parte fidata senza fiducia" (trustless trusted third party), abilitando applicazioni come il voto privato e resistente alla collusione, senza alcun comitato M-of-N di cui fidarsi.