イーサリアムの共同創設者ヴィタリック・ブテリンは金曜日、暗号学的難読化に関するシリーズの第3弾を公開し、格子（ラティス）や楕円曲線を捨ててハッシュ関数の設計から得られたアイデアを採用する「ローカルミキシング（local mixing）」と呼ばれる手法を検証した。

新たな投稿は、6月29日に公開されたパートIと、7月28日に続けて公開されたdiamond iO の解説に続くものであり、両者とも格子を多用する構成を中心としていた。この数学的な一族は、NISTが2024年に最終化した耐量子暗号標準の基盤でもある。対照的に、ローカルミキシングは「まったく異なる暗号技術のやり方」であると、ブテリンは最新の投稿の中で述べている。彼は、この設計には楕円曲線も素因数分解も格子も一切含まれていないと指摘した。ブテリンによれば、ローカルミキシングに最も近い親戚は対称暗号であり、日常的な暗号化やハッシングを支える分野である。これは実戦で鍛えられた系譜である。AESやSHA-2のような対称アルゴリズムは現在も広く使われており、数十年にわたる公開の暗号解読に耐えてきた。これは、セキュリティがより新しく検証の少ない仮定の上に成り立つ構成とは対照的である。

ジャンクゲートと逆向きに実行される回路

ローカルミキシングのプロセスは、XOR、AND、NOTなどの論理ゲートで構築された回路から始まる。この回路は次に、内部の論理の痕跡をすべて取り除きながら出力を同一に保つパイプラインを通過する。ブテリンはその順序を次のように説明した。元の回路は可逆化され、次に強化（ハードニング）され、ガジェット化され、ミキシングされ、最終的に難読化される。

ミキシングの段階では、ジャンクゲート（無駄なゲート）が回路全体に散りばめられ、配置がシャッフルされ、小さなブロックが同じ結果を計算する別のゲートに置き換えられる。ミキシング単独では十分ではなく、それゆえ他のステップが重要であり、作業の大半を担っている。可逆化が最初に来るのは、それが残りのパイプラインを可能にするからである。ブテリンは、可逆ゲートは同一の挙動を持つ他の可逆ゲートの任意の集合として書き換えられるが、ANDゲートやORゲートではこれを達成するのが難しいと説明している。

過去の失敗の上に築かれた賭け

それにもかかわらずブテリンは、ローカルミキシングを「型破りで危険な賭け」と特徴づけ、それが「ホワイトボックス暗号への失敗した試みの墓場」の上に位置していると書いた。ホワイトボックス暗号は、攻撃者が端から端まで検査し改変できるソフトウェアの中に秘密を隠されたまま保つことを求めるものであり、デジタル著作権管理やモバイル決済コードの背後にある脅威モデルである。この種の公開された方式は繰り返し破られてきた。一方、通常の対称暗号は、アルゴリズムを公開し、秘密をユーザーが保持する鍵に置くことで、この問題を回避している。しかしブテリンは、ローカルミキシングの著者たちは、より多くの努力と、より高いオーバーヘッドを受け入れる用意があれば、このアイデアは成立し得ると述べていると指摘した。

提案されている近道のひとつは人工知能（AI）であり、ハッシュ関数が成熟するのに必要とした約30年を数年の期間に圧縮できる可能性がある。この成熟は、2007年から2012年にかけて開催されたNISTのSHA-3コンペティションのような公開コンテストや、より広範な暗号解読コミュニティによる長年の解読の試みを通じて、公の場で達成された。このアプローチは、トレードオフとしてセキュリティ仮定が関与していた格子ベースの経路から離れるものではある。

ブテリンは6月の出版物で難読化を「暗号技術の最終ボス」と呼び、最新の投稿では「暗号技術の最終フロンティア」と呼んだ。最も厳密な構成は「文字通り銀河的な」実行時間を伴い、それは宇宙の寿命よりも長いと彼は述べた。

なぜ難読化はその労力に値するのか

難読化を使うと、プログラムを、通常の入力でも依然として動作する暗号化された版に変換できる。この版は、基盤となるコードを隠しながら通常の出力を返す。最も厳密な形式版である識別不可能性難読化（indistinguishability obfuscation）では、同じ関数を計算する任意の2つのプログラムは、区別できない難読化形を生成すべきであるとされる。ブロックチェーンと組み合わせると、それは「トラストレスな信頼された第三者」に近いものとなり、信頼すべきM-of-N委員会を必要としない、プライベートで共謀耐性のある投票などの応用を可能にする。