การประกาศของ Justin Drake เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงใน Ethereum
นักวิจัยจาก Ethereum Foundation, Justin Drake ได้ประกาศว่าเลเยอร์ 1 ของเครือข่ายจะเลิกใช้ Poseidon หลังจากการวิจัยที่ใช้เวลานานถึง แปดปี และมีค่าใช้จ่ายหลายหลัก และจะหันไปใช้ฟังก์ชันแฮชที่เป็นที่ยอมรับ เช่น SHA-2 หรือ BLAKE2s.
“การตัดสินใจนี้เกิดจากการวิจัยที่ใช้เวลานาน 8 ปีและมีค่าใช้จ่ายหลายหลัก”
ในโพสต์ X เมื่อวันที่ 13 สิงหาคม Drake กล่าวเพิ่มเติมว่า “ลาก่อน Poseidon!” การตัดสินใจนี้จะช่วยเสริมสร้างความปลอดภัยสูงสุดสำหรับ Ethereum ที่มีขนาดเล็กและคาดการณ์ถึงอนาคตที่สดใส.
เกี่ยวกับ Poseidon
Poseidon ซึ่งเกิดขึ้นในปี 2019 เป็นฟังก์ชันแฮชที่ออกแบบมาสำหรับระบบการพิสูจน์ความรู้ที่ไม่มีการเปิดเผย โครงสร้างของมันทำให้มีค่าใช้จ่ายในการประมวลผลภายใน Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge หรือที่เรียกว่า SNARKs น้อยกว่าฟังก์ชันแฮชแบบดั้งเดิมที่สร้างขึ้นจากการดำเนินการแบบไบนารี.
ตั้งแต่ปี 2018, Ethereum Foundation ได้ลงทุนในแฮชเฉพาะทางเป็นส่วนหนึ่งของการทำงานเกี่ยวกับเทคโนโลยีการพิสูจน์ความรู้ที่ไม่มีการเปิดเผย. Poseidon ได้กลายเป็นตัวเลือกทั่วไปใน zk-rollups และ zkVMs รวมถึงระบบที่รักษาสินทรัพย์คริปโตมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์.
การเปลี่ยนแปลงในอนาคตของ Ethereum
การประกาศของ Drake เกี่ยวข้องกับสถาปัตยกรรม L1 ในอนาคตของ Ethereum ไม่ใช่การลบ Poseidon ออกจากแอปพลิเคชันที่มีอยู่ในทันที. Rollups, เครื่องเสมือน, และโครงการอื่น ๆ ที่ใช้ฟังก์ชันนี้อยู่แล้วไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการตัดสินใจในแผนงาน.
ความก้าวหน้าในด้านการออกแบบระบบการพิสูจน์ได้เปลี่ยนการแลกเปลี่ยนที่เคยเอื้อประโยชน์ให้กับ Poseidon. ตามที่ Drake กล่าว ฟังก์ชันที่เป็นที่ยอมรับ เช่น SHA-2 และ BLAKE2s สามารถแข่งขันกับประสิทธิภาพของมันได้เมื่อจับคู่กับ SNARKs ที่ออกแบบมาเพื่อการคำนวณแบบไบนารี.
“เมื่อมองย้อนกลับไป กุญแจสำคัญไม่ใช่แฮชที่เป็นมิตรกับ SNARK แต่เป็น SNARK ที่เป็นมิตรกับแฮช”
ฟิลด์ไบนารีช่วยให้ระบบการพิสูจน์สามารถประมวลผลตรรกะ Boolean ที่ใช้โดยฟังก์ชันแฮชมาตรฐานได้อย่างเป็นธรรมชาติมากขึ้น.
การพัฒนาและการวิจัยในอนาคต
Drake กล่าวว่า การออกแบบที่เกิดขึ้นสามารถพิสูจน์การเรียกแฮชแบบดั้งเดิมได้ประมาณ 1 ล้านครั้งต่อวินาที บนแล็ปท็อป โดยมีค่าใช้จ่ายประมาณ 100 เท่า เมื่อเปรียบเทียบกับการดำเนินการ CPU แบบดั้งเดิม. โครงการวิจัยรวมถึง Binius และ Flock มีส่วนช่วยในการเพิ่มประสิทธิภาพตามที่โพสต์ระบุ.
Binius ใช้การคำนวณฟิลด์ไบนารีกับการพิสูจน์ความรู้ที่ไม่มีการเปิดเผย ในขณะที่ Flock มุ่งเน้นไปที่การพิสูจน์การคำนวณ Boolean ขนาดใหญ่ รวมถึงการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับ SHA-256, Keccak, และ BLAKE3.
Drake ยังชี้ให้เห็นถึง SNARK.fast ซึ่งเป็นโครงการวิจัยอัตโนมัติแบบเปิดที่ใช้ปัญญาประดิษฐ์ในการปรับปรุงโค้ดการพิสูจน์. ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดของมันสามารถทำการบีบอัด BLAKE3 ได้ถึง 1.8 ล้านครั้งต่อวินาที ซึ่งแสดงถึงการปรับปรุง 255% เมื่อเปรียบเทียบกับเกณฑ์เริ่มต้น.
ความปลอดภัยหลังควอนตัม
การใช้แฮชที่เป็นที่ยอมรับอาจลดการพึ่งพาฟังก์ชันการเข้ารหัสเฉพาะทางของ Ethereum ที่ต้องการการวิเคราะห์แยกต่างหากหลายปี. SHA และ BLAKE ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางนอกระบบการพิสูจน์ความรู้ที่ไม่มีการเปิดเผย แม้ว่าการนำไปใช้ภายใน Ethereum จะยังคงต้องการการวิจัย การตรวจสอบ และการทดสอบ.
การตัดสินใจนี้ยังเปลี่ยนความสัมพันธ์ระหว่างฟังก์ชันแฮชของ Ethereum กับโครงสร้างพื้นฐานการพิสูจน์. แทนที่จะออกแบบแฮชใหม่รอบขอบเขตของ SNARK นักวิจัยสามารถสร้าง SNARK รอบฟังก์ชันแฮชที่มีบันทึกความปลอดภัยยาวนานอยู่แล้ว.
Drake เชื่อมโยงการตัดสินใจนี้กับโปรแกรมความปลอดภัยหลังควอนตัมของ Ethereum ซึ่งกำลังเตรียมโปรโตคอลสำหรับคอมพิวเตอร์ที่สามารถทำลายการเข้ารหัสแบบอีลิปติก. Ethereum ขณะนี้พึ่งพาระบบดังกล่าวสำหรับบัญชีผู้ใช้และส่วนต่าง ๆ ของโครงสร้างพื้นฐานการเห็นพ้องและข้อมูล.
การเตรียมการในอนาคต
ตามที่ crypto.news รายงานในเดือนสิงหาคม ผู้ร่วมก่อตั้ง Vitalik Buterin ได้ยกระดับความปลอดภัยหลังควอนตัมในแผนงานที่ปรับปรุงของ Ethereum. แผนนี้ยังครอบคลุมความเป็นส่วนตัวในตัว การตรวจสอบอย่างเป็นทางการ การขยายหลังควอนตัม และการเปลี่ยนแปลงที่เป็นไปได้สำหรับส่วนต่าง ๆ ของ Ethereum Virtual Machine.
Drake กล่าวว่า ความก้าวหน้าในด้านการวิเคราะห์การเข้ารหัสที่ช่วยด้วย AI ได้สร้างอุปสรรคสำหรับระบบหลังควอนตัมที่ซับซ้อนมากขึ้น. เขาได้กล่าวถึง HAWK ซึ่งเป็นการออกแบบลายเซ็นที่ใช้ lattice และ SQIsign ซึ่งพึ่งพาการเข้ารหัสที่ใช้ isogeny.
ตามการประเมินของเขา ปัญหาเหล่านี้ทำให้กรณีสำหรับลายเซ็นที่ใช้แฮชบนบล็อกเชนแข็งแกร่งขึ้น. การออกแบบดังกล่าวใช้สมมติฐานที่ค่อนข้างง่ายและได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง แม้ว่าลายเซ็นแต่ละรายการอาจมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับการใช้งานโดยตรงในขนาดปัจจุบันของ Ethereum.
การรวม SNARK เสนอวิธีหนึ่งในการแก้ปัญหาขนาด. ระบบการพิสูจน์สามารถตรวจสอบลายเซ็นที่ใช้แฮชจำนวนมากและบีบอัดผลลัพธ์ให้เป็นการพิสูจน์ขนาดเล็กหนึ่งรายการสำหรับเครือข่าย แทนที่จะต้องการให้ลายเซ็นแต่ละรายการถูกวางและตรวจสอบแยกกัน.
วิธีเดียวกันนี้สามารถสนับสนุนการจัดเรียงลายเซ็นหลายลายเซ็นและลายเซ็น k-of-n threshold ซึ่งการทำธุรกรรมต้องการการอนุมัติจากผู้เข้าร่วมจำนวนหนึ่ง. Drake กล่าวว่า ความยืดหยุ่นมาจากการใช้ SNARK เพื่อพิสูจน์กฎการอนุญาตโดยไม่ต้องวางข้อมูลลายเซ็นทั้งหมดบนเชน.
การทดสอบและการพัฒนาในอนาคต
การเตรียมการในระดับกระเป๋าเงินกำลังถูกทดสอบอยู่แล้ว. ในเดือนมิถุนายน นักวิจัย Ethereum ได้แสดงให้เห็นถึงการป้องกันบัญชีโดยใช้ตัวตรวจสอบลายเซ็นที่ใช้ SPHINCS โดยมีเวอร์ชันที่ปรับแต่งแล้วต้องการประมาณ 127,000 gas และมีลายเซ็นขนาด 3,704 ไบต์. นักวิจัยประเมินค่าใช้จ่ายในการตรวจสอบอยู่ที่ประมาณ $0.07 ต่อบัญชีในขณะนั้น.
สำหรับนักลงทุนและธุรกิจในสหรัฐอเมริกาที่ใช้ Ethereum แผนงานนี้จัดการกับความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่หน่วยงานมาตรฐานของรัฐบาลกลางเริ่มจัดการในฐานะปัญหาการย้าย. สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST) ได้สรุปมาตรฐานการเข้ารหัสหลังควอนตัมสามมาตรฐานแรกในเดือนสิงหาคม 2024 และกระตุ้นให้ผู้ดูแลระบบเริ่มรวมเข้าด้วยกัน.
มาตรฐานของ NIST ไม่ได้กำหนดทางเลือกโปรโตคอลของ Ethereum และอัลกอริธึมที่เลือกของหน่วยงานไม่ได้ทำให้เครือข่ายปลอดภัยจากควอนตัมด้วยตัวเอง. อย่างไรก็ตาม งานการย้ายของมันแสดงให้เห็นว่า สถาบันในอเมริกากำลังเตรียมตัวก่อนที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เกี่ยวข้องกับการเข้ารหัสจะพร้อมใช้งาน.
คณะกรรมการที่ปรึกษาอิสระของ Coinbase ได้บรรลุจุดยืนที่คล้ายกันในเอกสาร 50 หน้า ที่เผยแพร่ในเดือนเมษายน. สมาชิกของคณะกรรมการรวมถึง Drake, Dan Boneh นักเข้ารหัสจาก Stanford, Sreeram Kannan ผู้ก่อตั้ง EigenLayer, Yehuda Lindell หัวหน้าฝ่ายเข้ารหัสของ Coinbase และ Dahlia Malkhi นักวิจัยด้านระบบกระจาย.
คณะกรรมการสรุปว่า บล็อกเชนในปัจจุบันยังคงปลอดภัยจากการโจมตีของควอนตัม แต่เตือนว่าการเปลี่ยนลายเซ็นที่เปราะบางทั่วทั้งเครือข่าย กระเป๋าเงิน และการแลกเปลี่ยนอาจใช้เวลาหลายปี.
ตามเอกสารที่ปรึกษา บางทางเลือกที่ต้านทานควอนตัมอาจเพิ่มความต้องการข้อมูลบล็อกเชนได้ถึง 38 เท่า. การใช้การรวมการพิสูจน์ของ Ethereum มีจุดมุ่งหมายเพื่อลดค่าใช้จ่ายดังกล่าวในขณะที่เปลี่ยนการเข้ารหัสที่เปราะบาง.
Drake กล่าวว่า SNARK ที่ใช้แฮชสามารถบีบอัดลายเซ็นหลังควอนตัมจำนวนมากให้เป็นการพิสูจน์ขนาดกะทัดรัดที่เหมาะสมสำหรับการรวมในบล็อก. ทีมงานหลังควอนตัมของ Ethereum Foundation กำลังทำงานเกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐานฟิลด์ไบนารีเป็นส่วนหนึ่งของ leanVM ซึ่งเป็นเครื่องเสมือนที่มีความรู้ที่ไม่มีการเปิดเผยที่มีขนาดเล็กซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อยืนยันและรวมการพิสูจน์การเข้ารหัส.
Drake กล่าวว่า กำหนดการปัจจุบันเรียกร้องให้มี leanVM ที่มีคุณภาพการผลิตในปี 2027. การนำไปใช้ที่เกี่ยวข้องกับการเห็นพ้อง การจัดเก็บข้อมูล และเลเยอร์การดำเนินการของ Ethereum มีแผนสำหรับปี 2028. แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงโปรโตคอลแต่ละครั้งจะยังคงต้องการการดำเนินการ การทดสอบ และความเห็นพ้องกันจากทีมพัฒนาที่เป็นอิสระของ Ethereum.
กำหนดการนี้อยู่ภายใน Strawmap ของ Ethereum ซึ่งเป็นเอกสารการประสานงานทางเทคนิคที่ขยายไปถึงปี 2029 แทนที่จะเป็นปฏิทินการเปิดใช้งานที่เสร็จสมบูรณ์. การรายงาน Strawmap ก่อนหน้านี้ได้อธิบายถึงการแยกที่เสนอเจ็ดรายการที่ครอบคลุมช่องทางที่เร็วขึ้น ความแน่นอนที่สั้นลง การเข้ารหัสหลังควอนตัม ความเป็นส่วนตัว และความจุเครือข่ายที่สูงขึ้น.
ทีมงานหลังควอนตัมของ Ethereum กำลังทำงานร่วมกับ Binius, Flock และระบบฟิลด์ไบนารีที่เกี่ยวข้องในขณะที่พัฒนาเกณฑ์การทดสอบ leanVM. Drake กล่าวว่า งานที่วางแผนไว้ในปี 2028 จะนำเทคโนโลยีการพิสูจน์ที่เกิดขึ้นไปใช้แยกกันในเลเยอร์การเห็นพ้อง เลเยอร์ข้อมูล และเลเยอร์การดำเนินการ.
