Ethereums medstifter Vitalik Buterin siger, at kryptografiens sværeste problem stadig er uløst

Hvad obfuskering egentlig gør

De fleste inden for kryptovaluta er bekendt med kryptering, som skjuler data under overførsel, og zero-knowledge-beviser, som verificerer data uden at afsløre dem. Obfuscation gør noget andet: den skjuler selve koden.

Tænk på det på denne måde. Kryptering låser et brev inde i en konvolut. Obfuscation forvrænger den maskine, der skriver brevet, så ingen – ikke engang en person, der ser den køre – kan regne ud, hvordan den fungerer.

Den specifikke version, som Vitalik Buterin beskrev i sit seneste blogindlæg, kaldes indistinguishability obfuscation, eller iO. Enkelt sagt betyder iO, at hvis to programmer gør det samme, men bruger forskellig intern logik, kan man ikke skelne dem fra hinanden, når de først er obfuscated. Programmet kører, producerer reelle resultater og afslører intet om, hvordan det nåede frem til dem.

Hvorfor blockchain har brug for dette

I analysen knyttede Buterin iO direkte til anvendelsesscenariet for blockchain. Obfuscated programmer kan ikke forhindre, at de bliver kopieret, hvilket betyder, at de ikke kan opbevare tilstandsoplysninger som en saldo eller en transaktionshistorik. Det er præcis, hvad blockchains gør.

Kombinerer man de to, skrev Buterin, bliver resultatet noget, der ligner en »tillidsløs, betroet tredjepart«. Et system, der håndhæver regler, behandler input og genererer ærlige resultater, uden at nogen behøver at stole på de mennesker, der har bygget det.

Et konkret eksempel: et sikkert, privat og manipulationssikkert afstemningssystem uden et multisig-udvalg, uden en betroet opsætning styret af en lille gruppe og uden antagelsen om, at i det mindste nogle deltagere forbliver ærlige.

Fremskridtene indtil nu

Forskere har brugt omkring 20 år på at forsøge at opbygge en beviseligt sikker version af iO. De tidlige tilgange blev gentagne gange brudt. Buterin henviste til et centralt resultat fra 2001, der viste, at den ideelle version af obfuscation er matematisk umulig. Forskerne skiftede derefter fokus til iO som det næstbedste mål.

I de seneste år har området nået en milepæl. Kryptografer har nu konstruktioner, der opnår iO under det, Buterin kaldte »rimelige sikkerhedsantagelser«. Det er ægte fremskridt.

Problemet: Kørselstider, der er længere end universet

Hagen er køretiden. Nuværende iO-ordninger er teknisk set polynomiale, hvilket betyder, at de skalerer med inputstørrelsen i stedet for at eksplodere eksponentielt. Men Buterin beskrev den faktiske overhead som »galaktisk«.

Ordningerne fungerer ved at stable flere lag af avancerede kryptografiske værktøjer ind i hinanden. Hvert lag omslutter det underliggende lag. Resultatet er et system, hvor behandlingen af en enkelt indgang kan kræve overheadfaktorer, der anslås til over 10 til den 10. potens, med sikkerhedskrav, der gør krypteringstekststørrelserne tusindvis af gange større end standardkonstruktioner.

Buterins skøn: De forventede køretider for de nuværende ordninger overstiger universets alder.

3 veje frem

Buterin skitserede tre veje, som forskerne forfølger:

• Optimere det eksisterende tårn af konstruktioner ved hjælp af smartere teknik og AI-assistance for at skære størrelsesordener af hver flaskehals, svarende til hvordan SNARK-ydeevnen blev dramatisk forbedret efter 2010.
• At udvikle iO ved hjælp af mere aggressive, men enklere kryptografiske antagelser, hvor man bytter en vis teoretisk stringens for praktisk hastighed.
• At opdage en helt ny tilgang til obfuskering, muligvis uden for den gitterbaserede matematik, der ligger til grund for det meste af dagens arbejde.

Hvad det betyder for kryptovaluta

Buterin formulerede indsatsen klart. Hvis en af disse veje lykkes, bliver resultatet en version af kryptografi, hvor ethvert protokol, der kan beskrives ved hjælp af en betroet tredjepart, kan opbygges uden en sådan. Det omfatter private smartkontrakter, anonyme legitimationssystemer, krypteret beregning af følsomme data og styringssystemer, der ikke kan udnyttes af insidere.

»Hvis vi lykkes med en af disse veje, er gevinsten stor: i en reel forstand vil vi have ’løst kryptografi’: enhver protokol, der kan beskrives ved hjælp af en idealiseret betroet tredjepart – forudsat at modstanderen har lov til at spole tiden tilbage – vil kunne implementeres sikkert. Men at nå dertil er stadig en formidabel udfordring,” konkluderede Buterin.

Teknologien er ikke klar endnu. Men køreplanen, skrev Buterin, er klarere end nogensinde før.