以太坊 L1 歷經八年後量子轉型，棄用 Poseidon 雜湊演算法

以太坊第一層網路將在歷經八年、耗資八位數的研究後棄用 Poseidon 雜湊演算法，轉向其後量子路線圖中成熟的 SHA-2 與 BLAKE2s 演算法。

「再見了，Poseidon！」以太坊基金會研究員 Justin Drake 8 月 13 日在 X 平台發文表示，稱這項決定是後量子密碼學「八年、八位數資金投入的兔子洞」之總結。

這項變革源於二進位域 SNARK 的進展，使傳統雜湊演算法的證明成本大幅降低。Drake 表示，此類系統可在筆電上每秒驗證約 100 萬次傳統雜湊呼叫，其開銷約為原生 CPU 執行的 100 倍。研究專案 Binius 和 Flock 推動了這些進展；Flock 在單一 Apple M4 Max 核心上展示了每秒 82,000 次 BLAKE3 壓縮運算，並證明在 SHA-256 上比 Binius64 快了逾九倍。

這項決定逆轉了 2019 年催生 Poseidon 的設計理念——當時專門設計的雜湊演算法在 SNARK 內部的處理成本低於基於位元的函式。如今研究人員不再圍繞證明系統的限制來建構雜湊演算法，而是可以圍繞具有悠久安全紀錄的雜湊演算法來建構 SNARK——這一轉變支撐了以太坊的後量子計畫及其 leanVM，這是一款以 2027 年量產、2028 年第二層部署為目標的極簡零知識虛擬機。

二進位域 SNARK 使標準雜湊演算法變得可行

Poseidon 於 2019 年問世，是一款專為零知識證明系統設計的雜湊演算法，以太坊基金會自 2018 年以來持續投資於專用雜湊演算法。它成為 zk-rollup 和 zkVM 的常見選擇，包括保護數十億美元加密資產的系統。Drake 的宣布涉及以太坊未來的 L1 架構，而非立即從現有應用程式中移除 Poseidon——已在使用該函式的 Rollup 和虛擬機並不需要替換它。

二進位域圍繞特徵二建構，自然對應於傳統密碼學所使用的位元與 XOR 運算，不同於早期 SNARK 設計中的大素數域。Drake 表示，關鍵洞見在於「不是 SNARK 友善的雜湊演算法，而是雜湊友善的 SNARK。」AI 輔助研究專案 SNARK.fast 達到了每秒 180 萬次 BLAKE3 壓縮運算，較其初始基準提升了 255%。

基於雜湊的簽章錨定量子計畫

Drake 將此決定與以太坊的後量子安全計畫連結，該計畫正在為有能力破解橢圓曲線密碼學的電腦做準備。他引述了近期基於格密碼的 HAWK 與基於同源的 SQIsign 在 AI 輔助密碼分析下遭遇的挫折，強化了採用基於雜湊簽章的論據。此類設計使用簡單且經過廣泛研究的假設，不過單一簽章在以太坊的規模下可能過於龐大而無法直接使用。

SNARK 聚合提供了解決方案：證明系統可以驗證許多基於雜湊的簽章，並將結果壓縮為單一較小的證明，同時支援多重簽章和 k-of-n 門檻安排。錢包層級的測試已在進行中——6 月，一名以太坊研究員展示了一款基於 SPHINCS 的簽章驗證器，需要約 127,000 gas 和 3,704 位元組的簽章，每個帳戶成本約 0.07 美元。

美國國家標準暨技術研究院（NIST）於 2024 年 8 月敲定了前三項後量子標準，而 Coinbase 顧問委員會 4 月警告，替換網路、錢包和交易所中易受攻擊的簽章可能需要數年時間，部分量子抗性替代方案會使區塊鏈資料需求增加多達 38 倍。以太坊的證明聚合旨在限制此類成本。

以太坊基金會的後量子團隊正在與 Binius、Flock 及相關二進位域系統合作，進行 leanVM 基準測試。Drake 表示，時程目標是在 2027 年推出量產級 leanVM，共識、資料與執行層部署計畫於 2028 年進行，具體取決於以太坊各獨立開發團隊的實作與測試。這條時間線落在 Strawmap 的範圍內，這是一份延伸至 2029 年的技術協調文件。

本文僅供資訊參考，不構成投資建議。