Vitalik Buterin sięga po „local mixing” w trzeciej części serii o ofuskacji
Najważniejsze informacje
- •Trzeci wpis Vitalika Buterina o ofuskacji przybliża „local mixing” — technikę, która unika krat, krzywych eliptycznych i rozkładu na czynniki pierwsze na rzecz zasad wywodzących się z kryptografii symetrycznej i projektowania funkcji skrótu.
- •Metoda przeprowadza obwód logiczny przez etapy odwracalności, utwardzania, gadżetyzacji, mieszania z bramkami śmieciowymi i ostatecznej ofuskacji, zachowując przy tym niezmieniony wynik obwodu.
- •Buterin opisuje local mixing jako „dziki i ryzykowny zakład” zbudowany na historii łamanych schematów kryptografii white-box, choć jej autorzy argumentują, że większy wysiłek i gotowość do akceptacji wyższych narzutów mogą uczynić ją wykonalną.
- •Zdaniem Buterina sztuczna inteligencja mogłaby skompresować około trzy dekady potrzebne funkcjom skrótu na osiągnięcie dojrzałości do zaledwie kilku lat.
- •Buterin przedstawia ofuskację jako „ostateczną granicę kryptografii”, zauważając, że najbardziej rygorystyczne konstrukcje mają galaktyczne czasy działania, a połączenie ofuskacji z blockchainami mogłoby umożliwić prywatne, odporne na zmowy głosowanie bez zaufanego komitetu.
Współzałożyciel Ethereum Vitalik Buterin opublikował w piątek trzecią część swojej serii poświęconej ofuskacji kryptograficznej, przyglądając się technice zwanej „local mixing”, która porzuca kraty i krzywe eliptyczne na rzecz idei zaczerpniętych z projektowania funkcji skrótu.
Nowy wpis następuje po Części I, opublikowanej 29 czerwca, oraz po omówieniu diamond iO z 28 lipca — oba koncentrowały się na konstrukcjach mocno opartych na kratach, czyli rodzinie matematycznej stanowiącej również fundament sfinalizowanych w 2024 roku przez NIST standardów szyfrowania postkwantowego. Tymczasem local mixing to według Buterina, piszącego w swoim najnowszym wpisie, „całkowicie inny sposób uprawiania kryptografii”. W projekcie nie ma żadnych krzywych eliptycznych, żadnego rozkładu na czynniki pierwsze ani żadnych krat — zaznaczył. Zdaniem Buterina najbliższym krewnym local mixing jest kryptografia symetryczna, dyscyplina stojąca za codziennym szyfrowaniem i hashowaniem. To sprawdzona w boju linia rozwoju: algorytmy symetryczne, takie jak AES i SHA-2, są wciąż szeroko stosowane i oparły się dekadom otwartej kryptoanalizy, w przeciwieństwie do konstrukcji, których bezpieczeństwo opiera się na nowszych i słabiej przetestowanych założeniach.
Śmieciowe bramki i obwód działający wstecz
Proces local mixing rozpoczyna się od obwodu zbudowanego z bramek logicznych, takich jak XOR, AND i NOT. Następnie obwód przechodzi przez potok, który zachowuje niezmieniony wynik, jednocześnie wymazując wszelki ślad wewnętrznej logiki. Buterin opisał sekwencję: oryginalny obwód zostaje przekształcony tak, by stał się odwracalny, potem utwardzony, poddany gadżetyzacji, zmieszany i ostatecznie ofuskowany.
Na etapie mieszania w obwodzie rozrzucane są śmieciowe bramki, układ jest tasowany, a małe bloki zastępowane innymi bramkami obliczającymi to samo. Samo mieszanie nie wystarcza — dlatego pozostałe kroki są tak istotne, ponieważ to na nich spoczywa większość pracy. Odwracalność występuje jako pierwsza, ponieważ umożliwia resztę potoku: Buterin wyjaśnia, że bramkę odwracalną można przepisać jako dowolny zbiór innych odwracalnych bramek o zgodnym zachowaniu, czego trudniej dokonać w przypadku bramki AND lub OR.
Zakład zbudowany na poprzednich porażkach
Buterin określił jednak local mixing mianem „dzikiego i ryzykownego zakładu”, pisząc, że technika spoczywa na „cmentarzysku nieudanych prób kryptografii white-box”. Kryptografia white-box wymaga, by sekrety pozostawały ukryte wewnątrz oprogramowania, które atakujący może badać i modyfikować od końca do końca — to model zagrożeń stojący za zarządzaniem prawami cyfrowymi i kodem płatności mobilnych — a publikowane schematy tego rodzaju były wielokrotnie łamane; zwykła kryptografia symetryczna omija ten problem, utrzymując algorytmy publiczne, a sekrety w kluczach przechowywanych przez użytkowników. Buterin wskazał jednak, że autorzy local mixing twierdzą, iż dodatkowy wysiłek, wraz z gotowością do zaakceptowania wyższych narzutów, może sprawić, że idea się obroni.
Jednym z proponowanych skrótów jest sztuczna inteligencja, która mogłaby skompresować trzy dekady potrzebne funkcjom skrótu na osiągnięcie dojrzałości do zaledwie kilku lat. Dojrzewanie to przebiegało jawnie, poprzez publiczne konkursy, takie jak organizowany przez NIST konkurs SHA-3 w latach 2007–2012, oraz lata prób złamania podejmowanych przez szerszą społeczność kryptoanalityków. Podejście oddala się natomiast od dróg opartych na kratach, gdzie kompromis dotyczył założeń bezpieczeństwa.
W czerwcowej publikacji Buterin nazwał ofuskację „ostatecznym bossem kryptografii”, a w najnowszej części — „ostateczną granicą kryptografii”. Najbardziej rygorystyczne konstrukcje, jego zdaniem, wiążą się z czasami działania dosłownie „galaktycznymi” — dłuższymi niż czas życia wszechświata.
Dlaczego ofuskacja jest warta zachodu
Ofuskacja pozwala przekształcić program w zaszyfrowaną wersję, która nadal działa na zwykłych wejściach — zwraca zwykłe wyniki, jednocześnie ukrywając kod źródłowy. W swojej najściślejszej, formalnej wersji, ofuskacji nieodróżnialności, dowolne dwa programy obliczające tę samą funkcję powinny dawać formy ofuskowane, których nie sposób od siebie odróżnić. W połączeniu z blockchainem zbliża się to do „zaufanej strony trzeciej nie wymagającej zaufania”, umożliwiając takie zastosowania jak prywatne, odporne na zmowy głosowanie bez komitetu M-of-N, któremu trzeba by ufać.
