ผู้ร่วมก่อตั้ง Ethereum วิตาลิก บูเทอริน กล่าวว่า ปัญหาที่ยากที่สุดของวิทยาการเข้ารหัสลับยังคงแก้ไม่สำเร็จ

การทำให้สับสนจริง ๆ แล้วทำอะไร

คนส่วนใหญ่ในคริปโตรู้จักการเข้ารหัส (encryption) ซึ่งซ่อนข้อมูลระหว่างการส่งผ่าน และหลักฐานแบบไร้การเปิดเผย (zero-knowledge proofs) ซึ่งยืนยันข้อมูลได้โดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลนั้น การทำให้สับสน (obfuscation) ทำสิ่งที่ต่างออกไป: มันซ่อน “โค้ด” เอง

ลองคิดแบบนี้ การเข้ารหัสคือการล็อกจดหมายไว้ในซอง แต่การทำให้สับสนคือการทำให้เครื่องที่เขียนจดหมายสับสนจนไม่มีใคร—even คนที่เฝ้าดูมันทำงาน—สามารถเดาได้ว่ามันทำงานอย่างไร

เวอร์ชันเฉพาะที่ วิตาลิก บูเทอริน อธิบายใน บล็อกโพสต์ ล่าสุดของเขา เรียกว่า indistinguishability obfuscation หรือ iO โดยสรุปง่าย ๆ iO หมายความว่า หากโปรแกรมสองตัวทำสิ่งเดียวกันแต่ใช้ตรรกะภายในต่างกัน คุณจะไม่สามารถแยกความแตกต่างระหว่างมันได้เมื่อถูกทำให้สับสนแล้ว โปรแกรมยังคงรันได้ ให้ผลลัพธ์จริง และไม่เปิดเผยอะไรเกี่ยวกับวิธีที่มันไปถึงผลลัพธ์นั้น

ทำไมบล็อกเชนจึงต้องการสิ่งนี้

ในบทวิเคราะห์ บูเทอรินเชื่อม iO เข้ากับกรณีใช้งานของบล็อกเชนโดยตรง โปรแกรมที่ถูกทำให้สับสนไม่สามารถป้องกันตัวเองจากการถูกคัดลอกได้ ซึ่งหมายความว่ามันไม่สามารถเก็บสถานะ (state) เช่น ยอดคงเหลือหรือบันทึกธุรกรรมได้ นั่นคือสิ่งที่บล็อกเชนทำพอดี

เมื่อรวมทั้งสองเข้าด้วยกัน บูเทอรินเขียนว่า ผลลัพธ์จะใกล้เคียงกับ “บุคคลที่สามที่น่าเชื่อถือแบบไร้ความไว้วางใจ” ระบบที่บังคับใช้กฎ ประมวลผลอินพุต และให้เอาต์พุตที่ซื่อสัตย์ โดยที่ไม่จำเป็นต้องไว้วางใจคนที่สร้างมัน

ตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมอย่างหนึ่ง: ระบบลงคะแนนเสียงที่ปลอดภัย เป็นส่วนตัว และต้านทานการบิดเบือน โดยไม่ต้องมีคณะกรรมการ multisig ไม่ต้องมี trusted setup ที่รันโดยกลุ่มเล็ก ๆ และไม่ต้องสมมติว่าอย่างน้อยผู้เข้าร่วมบางส่วนยังคงซื่อสัตย์

ความคืบหน้าจนถึงตอนนี้

นักวิจัยใช้เวลาราว 20 ปีในการพยายามสร้าง iO เวอร์ชันที่พิสูจน์ได้ว่าปลอดภัย แนวทางในยุคแรก ๆ ถูกทำลายซ้ำแล้วซ้ำเล่า บูเทอรินอ้างถึงผลลัพธ์สำคัญจากปี 2001 ที่แสดงว่าเวอร์ชันอุดมคติของการทำให้สับสนนั้นเป็นไปไม่ได้ในเชิงคณิตศาสตร์ จากนั้นนักวิจัยจึงเปลี่ยนไปมุ่ง iO ในฐานะเป้าหมายที่ดีที่สุดรองลงมา

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สาขานี้ไปถึงหมุดหมายสำคัญ นักคริปโตกราฟีตอนนี้มีโครงสร้าง (construction) ที่บรรลุ iO ภายใต้สิ่งที่บูเทอรินเรียกว่า “สมมติฐานด้านความปลอดภัยที่สมเหตุสมผล” นั่นคือความก้าวหน้าจริง ๆ

ปัญหา: เวลาในการประมวลผลยาวนานกว่าจักรวาล

แต่มีข้อแลกเปลี่ยนคือเวลาในการประมวลผล สคีม iO ปัจจุบันในเชิงเทคนิคเป็นพหุนาม (polynomial) หมายความว่ามันสเกลตามขนาดอินพุต แทนที่จะระเบิดแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล แต่บูเทอรินอธิบายภาระจริงว่า “ระดับกาแล็กซี”

สคีมเหล่านี้ทำงานโดยการซ้อนหลายชั้นของเครื่องมือคริปโตกราฟีขั้นสูงไว้ภายในกันและกัน แต่ละชั้นห่อชั้นที่อยู่ข้างใต้ ผลลัพธ์คือระบบที่การประมวลผลอินพุตเพียงครั้งเดียวอาจต้องมีตัวคูณภาระ (overhead factors) ที่ประเมินว่าสูงกว่า 10 ยกกำลัง 10 พร้อมข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่ทำให้ขนาดไซเฟอร์เท็กซ์ (ciphertext) ใหญ่กว่าการสร้างมาตรฐานหลายพันเท่า

การประเมินของบูเทอริน: เวลาในการรันที่คาดหวังของสคีมปัจจุบันยาวนานเกินอายุของจักรวาล

3 แนวทางไปข้างหน้า

บูเทอรินสรุปสามแนวทางที่นักวิจัยกำลังดำเนินการ:

• ปรับให้เหมาะสม (optimize) หอคอยของโครงสร้างที่มีอยู่ด้วยวิศวกรรมที่ชาญฉลาดขึ้นและความช่วยเหลือจาก AI เพื่อลดระดับขั้นของความช้าในแต่ละคอขวด คล้ายกับที่ประสิทธิภาพของ SNARK ดีขึ้นอย่างมากหลังปี 2010
• สร้าง iO ด้วยสมมติฐานทางคริปโตกราฟีที่ดุดันกว่าแต่เรียบง่ายกว่า โดยแลกความเข้มงวดทางทฤษฎีบางส่วนกับความเร็วในทางปฏิบัติ
• ค้นพบแนวทางใหม่ทั้งหมดในการทำให้สับสน ซึ่งอาจอยู่นอกคณิตศาสตร์แบบ lattice ที่เป็นรากฐานของงานส่วนใหญ่ในปัจจุบัน

มันหมายถึงอะไรต่อคริปโต

บูเทอรินวางเดิมพันไว้แบบตรงไปตรงมา หากแนวทางใดแนวทางหนึ่งสำเร็จ ผลลัพธ์คือเวอร์ชันของคริปโตกราฟีที่ทำให้โปรโตคอลใด ๆ ที่สามารถอธิบายได้ด้วยบุคคลที่สามที่น่าเชื่อถือ สามารถสร้างได้โดยไม่ต้องมีบุคคลที่สามนั้น ซึ่งครอบคลุม สมาร์ทคอนแทรกต์ แบบส่วนตัว ระบบข้อมูลรับรองแบบไม่ระบุตัวตน การคำนวณแบบเข้ารหัสบนข้อมูลอ่อนไหว และระบบธรรมาภิบาลที่ไม่สามารถถูกเกมโดยคนวงในได้

“หากเราประสบความสำเร็จในแนวทางใดแนวทางหนึ่ง รางวัลจะสูง: มีความหมายจริง ๆ ที่ว่าเราจะได้ ‘แก้ปัญหาคริปโตกราฟี’ แล้ว: โปรโตคอลใด ๆ ที่สามารถอธิบายได้โดยใช้บุคคลที่สามที่น่าเชื่อถือในอุดมคติ โดยที่ฝ่ายตรงข้ามได้รับอนุญาตให้ย้อนเวลา จะสามารถนำไปใช้อย่างปลอดภัยได้ แต่การไปให้ถึงจุดนั้นยังเป็นความท้าทายที่น่าเกรงขาม,” บูเทอรินสรุป

เทคโนโลยียังไม่พร้อม แต่แผนที่ทาง (roadmap) นั้น—บูเทอรินเขียน—ชัดเจนกว่าที่เคยเป็นมา