新しい証明システムにより従来のハッシュ関数がネットワークのレイヤー1で実用的になりつつある中、Ethereumの暗号ロードマップは転換期を迎えている。Vitalik Buterin氏はプライバシー証明におけるPoseidonの過去の貢献を認めつつ、Ethereum Foundationの研究者Justin Drake氏は、同財団が現在SHAまたはBLAKEへ移行しつつあると述べた。Drake氏はこの変化を、より高速なバイナリフィールドSNARKと進行中のポスト量子研究に関連づけている。

バイナリフィールドSNARKにより、SHA2やBLAKE2sがゼロ知識証明の内部で実用的になり、Poseidonがかつて持っていた優位性は縮小している。この転換はパフォーマンスを超えた意味を持つ。SHA2やBLAKEは長く標準化され、数十年にわたる暗号解析の検証を受け、広く監査されてきたハッシュ関数であるのに対し、PoseidonのようなSNARKフレンドリーな設計ははるかに新しく、代数構造に対する第三者による暗号解析を含む、継続的なセキュリティ分析の対象となってきた。Ethereumは2027年に本番環境向けのleanVMを目標としており、2028年にはコンセンサスおよび実行レイヤーへのより広範な展開が続く可能性がある。

EthereumにおけるPoseidonの役割

Buterin氏は、Poseidonハッシュには何年もの開発が費やされ、プライバシー_protocol向けの高速なクライアント側SNARK生成を可能にしたと述べた。一方で、汎用STARKの進展を強調し、現在のシステムは広範にバッチ化された計算を3桁半ばのオーバーヘッドで証明でき、まもなく2桁以下の水準に達する可能性があると指摘した。

Drake氏は、Poseidonの開発を8桁規模の資金に支えられた8年の取り組みと説明した。Ethereum Foundationは2018年にSNARKフレンドリーなハッシュの研究を開始し、Poseidonは2019年に登場し、その後zk-rollupやzkVMを支えてきた。従来のハッシュがSNARK内で効率的に証明できるのであれば、そのコストを避けるために専用設計された機構はEthereumのロードマップ上では必要度が下がる。

バイナリフィールドが状況を変える

Drake氏によると、新しいSNARK設計はSNARKフレンドリーな関数なしで従来のハッシュを使用できる。SHA2やBLAKE2sは、SNARK内部でPoseidonに匹敵するようになった例として挙げられた。

Drake氏は、バイナリフィールドは素数2を用い、従来のハッシュ演算に自然に適合するのに対し、大きな素体ではビット操作に多くの計算が必要だと説明した。研究者はノートPC上で毎秒100万回のハッシュ呼び出しを証明でき、ネイティブCPUのブール演算の約100倍のオーバーヘッドであるという。

Ethereumのポスト量子ロードマップ

Drake氏は、2023年のBiniusをJimとBen、6月のFlockをRon、Benedikt、Williamの功績として挙げ、EmileとThomasがバイナリフィールドシステムを開発中だと付け加えた。

ロードマップは2027年に本番環境向けのleanVMを目標とし、2028年にはコンセンサス、データ可用性、実行レイヤーへの展開が続く可能性がある。Drake氏はまた、格子ベースのHAWKと同種写像ベースのSQIsignをめぐる挫折にも言及し、両者はNISTの署名スキーム第3ラウンドに選出されていたと述べた。量子コンピューターは十分に強力になれば、Ethereumが現在依存している楕円曲線署名を脅かすため、ポスト量子署名の研究がロードマップに含まれており、ハッシュベースのアプローチはそのような攻撃に耐性があるとされている。

同氏は、SNARK.fastがM3 Max上で毎秒180万件を超えるBLAKE3証明を達成したことに触れ、ECDSA.fail、zk.golf、autoresearchの取り組みにも言及した。第10回Ethproofsコールは午後2時(UTC)にバイナリフィールドをテーマとして開催される。

Drake氏は、ブロックチェーンのポスト量子署名においてはハッシュベース暗号が勝利したと述べ、SNARKは署名を単一のブロック証明に圧縮できるとし、k-of-nしきい値や複雑なマルチシグも含まれると指摘した。