En résumé
- Vitalik Buterin a identifié quatre zones vulnérables pour l'informatique quantique sur Ethereum et a proposé de les remplacer par une cryptographie basée sur le hachage et des STARK.
- La Fondation Ethereum a lancé une équipe Post-Quantum en janvier et a publié un plan en sept volets pour sécuriser le réseau jusqu'en 2029.
- Vérifier une signature résistante à l'informatique quantique coûterait jusqu'à 200 000 gaz, contre 3 000 actuellement, selon Buterin.
Le co-fondateur d'Ethereum, Vitalik Buterin, a appelé jeudi à une vaste refonte des fondements cryptographiques du réseau, avertissant que les progrès de l'informatique quantique pourraient compromettre des parties essentielles du protocole, tout en présentant un plan en plusieurs étapes pour les remplacer.
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Il a expliqué que chacun pourrait être abordé étape par étape avec des solutions spécifiques à chaque couche du protocole. « Quelque chose d'important avant cela est de choisir la fonction de hachage », a écrit Buterin. « Cela pourrait être la 'dernière fonction de hachage d'Ethereum', il est donc important de choisir avec soin. »
La publication intervient à un moment où la Fondation Ethereum a élevé la sécurité post-quantique au rang de priorité absolue.
Les ordinateurs quantiques constituent une menace pour Ethereum, Bitcoin et l’ensemble du secteur de la cryptographie, car ils pourraient éventuellement briser la cryptographie à clé publique qui sécurise les portefeuilles et signe les transactions, permettant ainsi aux attaquants de dériver des clés privées à partir de clés publiques exposées et de déplacer des fonds.
Pour résoudre ce problème, la Fondation Ethereum a lancé une équipe post-quantique dédiée en janvier et a publié plus tôt ce mois-ci un plan pour sept hard forks, baptisé « Strawmap », qui intégrerait des signatures résistantes aux quantiques et une cryptographie compatible STARK dans la conception consensuelle du réseau jusqu'en 2029.
Au niveau du consensus, Buterin a proposé de remplacer les signatures BLS (les preuves cryptographiques utilisées par les validateurs pour approuver les blocs) par des alternatives basées sur le hachage, que les chercheurs considèrent comme plus résistantes aux attaques quantiques. Il a également suggéré d'utiliser les STARK, un type de preuve sans connaissance, pour compresser plusieurs signatures de validateurs en une seule certification.
Concernant la disponibilité des données, Buterin a averti qu’il y aurait des compromis à faire. Ethereum s'appuie sur les engagements de KZG pour vérifier que les données de bloc sont correctement structurées et disponibles. Les STARK pourraient remplir la même fonction, mais il leur manque une propriété mathématique appelée linéarité qui permet un échantillonnage bidimensionnel de la disponibilité des données.
« C'est bien, mais la logistique devient compliquée si vous souhaitez prendre en charge la sélection de blobs distribués », a écrit Buterin.
Les comptes d’utilisateurs et les systèmes de test sont confrontés à des augmentations de coûts significatives dans le cadre d’une cryptographie résistante aux quantiques. La vérification de la signature ECDSA actuelle coûte environ 3 000 gaz, tandis qu'une signature résistante à l'informatique quantique basée sur le hachage coûterait environ 200 000 gaz.
La différence est encore plus grande pour les tests : un ZK-SNARK coûte entre 300 000 et 500 000 gaz à vérifier, contre environ 10 millions de gaz pour un STARK à résistance quantique, un coût trop élevé pour la plupart des applications de confidentialité et de couche 2.
« La solution est encore une fois l'agrégation de signatures et la vérification récursive au niveau du protocole », a déclaré Buterin, pointant vers la proposition d'amélioration d'Ethereum 8141.
Selon EIP-8141, chaque transaction comprendrait une « trame de validation » qui peut être remplacée par un STARK qui vérifie sa bonne exécution. Toutes les trames de validation d'un bloc pourraient ensuite être regroupées en une seule preuve, ce qui permettrait de réduire l'empreinte en chaîne même si les signatures individuelles augmentent.
Buterin a indiqué que l'étape de génération de preuve pourrait avoir lieu au niveau de la couche mémoire plutôt que pendant la production de blocs, les nœuds propageant des transactions valides toutes les 500 millisecondes avec une preuve de validité.
« C'est gérable, mais il y a beaucoup de travail d'ingénierie à faire », a-t-il ajouté.
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