Vitalik Buterin, đồng sáng lập Ethereum, cho biết vấn đề khó nhất trong lĩnh vực mật mã vẫn chưa được giải quyết

Chức năng thực sự của kỹ thuật làm mờ

Hầu hết những người trong lĩnh vực tiền điện tử đều quen thuộc với mã hóa, tức là che giấu dữ liệu trong quá trình truyền tải, và bằng chứng kiến thức bằng không, tức là xác minh dữ liệu mà không tiết lộ dữ liệu đó. Làm mờ thực hiện một việc khác: nó che giấu chính mã nguồn.

Hãy hình dung như sau. Mã hóa khóa một lá thư bên trong phong bì. Obfuscation làm rối loạn cơ chế hoạt động của máy viết lá thư đó, đến mức không ai, kể cả người đang quan sát nó chạy, có thể hiểu được cách nó hoạt động.

Phiên bản cụ thể mà Vitalik Buterin mô tả trong bài đăng blog mới nhất của mình được gọi là obfuscation không thể phân biệt (indistinguishability obfuscation), hay iO. Nói một cách đơn giản, iO có nghĩa là nếu hai chương trình thực hiện cùng một việc nhưng sử dụng logic nội bộ khác nhau, bạn sẽ không thể phân biệt được chúng sau khi đã được obfuscation. Chương trình chạy, tạo ra kết quả thực tế và không tiết lộ bất cứ điều gì về cách nó đạt được kết quả đó.

Tại sao Blockchain cần điều này

Trong phân tích của mình, Buterin đã liên kết trực tiếp iO với trường hợp sử dụng của blockchain. Các chương trình đã được làm mờ không thể ngăn chặn việc bị sao chép, điều này có nghĩa là chúng không thể lưu trữ trạng thái như số dư hoặc bản ghi giao dịch. Đó chính xác là những gì blockchain làm.

Kết hợp hai yếu tố này, Buterin viết, kết quả là một thứ gần giống với “bên thứ ba đáng tin cậy mà không cần sự tin tưởng”. Một hệ thống thực thi các quy tắc, xử lý đầu vào và tạo ra kết quả trung thực mà không ai cần phải tin tưởng những người đã xây dựng nó.

Một ví dụ cụ thể: một hệ thống bỏ phiếu an toàn, riêng tư, chống thao túng, không có ủy ban đa chữ ký, không có thiết lập đáng tin cậy do một nhóm nhỏ điều hành và không giả định rằng ít nhất một số người tham gia phải trung thực.

Những tiến bộ đạt được cho đến nay

Các nhà nghiên cứu đã dành khoảng 20 năm để cố gắng xây dựng một phiên bản iO có thể chứng minh được tính an toàn. Các phương pháp ban đầu liên tục bị phá vỡ. Buterin đã trích dẫn một kết quả quan trọng từ năm 2001 cho thấy rằng phiên bản lý tưởng của kỹ thuật che giấu thông tin là không thể thực hiện được về mặt toán học. Sau đó, các nhà nghiên cứu chuyển sang iO như mục tiêu tốt nhất tiếp theo.

Trong những năm gần đây, lĩnh vực này đã đạt được một cột mốc quan trọng. Các nhà mật mã học hiện đã có các cấu trúc đạt được iO dưới những gì Buterin gọi là “các giả định bảo mật hợp lý”. Đó là một tiến bộ thực sự.

Vấn đề: Thời gian chạy dài hơn cả vũ trụ

Vấn đề nằm ở thời gian chạy. Các phương án iO hiện tại về mặt kỹ thuật là đa thức, có nghĩa là chúng tỷ lệ thuận với kích thước đầu vào thay vì tăng theo cấp số nhân. Tuy nhiên, Buterin mô tả chi phí thực tế là “khổng lồ”.

Các phương án này hoạt động bằng cách xếp chồng nhiều lớp công cụ mật mã tiên tiến vào bên trong nhau. Mỗi lớp bao bọc lớp bên dưới nó. Kết quả là một hệ thống trong đó việc xử lý một đầu vào duy nhất có thể đòi hỏi các hệ số chi phí ước tính trên 10 mũ 10, với các yêu cầu bảo mật khiến kích thước văn bản mã hóa lớn hơn hàng nghìn lần so với các cấu trúc tiêu chuẩn.

Ước tính của Buterin: thời gian chạy dự kiến trên các phương án hiện tại vượt quá tuổi thọ của vũ trụ.

3 Hướng đi tiếp theo

Buterin đã phác thảo ba hướng đi mà các nhà nghiên cứu đang theo đuổi:

• Tối ưu hóa cấu trúc tháp hiện có bằng cách sử dụng kỹ thuật thông minh hơn và sự hỗ trợ của AI để cắt giảm hàng chục lần mỗi điểm nghẽn, tương tự như cách hiệu suất SNARK được cải thiện đáng kể sau năm 2010.
• Xây dựng iO dựa trên các giả định mật mã táo bạo hơn nhưng đơn giản hơn, đánh đổi một phần tính nghiêm ngặt lý thuyết để đổi lấy tốc độ thực tế.
• Khám phá một phương pháp che giấu hoàn toàn mới, có thể nằm ngoài toán học dựa trên mạng tinh thể (lattice) vốn là nền tảng cho hầu hết các công trình hiện nay.

Ý nghĩa đối với lĩnh vực tiền điện tử

Buterin đã nêu rõ tầm quan trọng của vấn đề. Nếu bất kỳ hướng đi nào trong số đó thành công, kết quả sẽ là một phiên bản mật mã học mà bất kỳ giao thức nào có thể được mô tả thông qua một bên thứ ba đáng tin cậy đều có thể được xây dựng mà không cần đến bên thứ ba đó. Điều này bao gồm các hợp đồng thông minh riêng tư, hệ thống chứng chỉ ẩn danh, tính toán được mã hóa trên dữ liệu nhạy cảm, và các hệ thống quản trị không thể bị lợi dụng bởi những người trong cuộc.

"Nếu chúng ta thành công trên bất kỳ hướng đi nào, phần thưởng sẽ rất lớn: theo một nghĩa thực sự, chúng ta sẽ đã 'giải quyết được vấn đề mật mã': bất kỳ giao thức nào có thể được mô tả bằng cách sử dụng một bên thứ ba đáng tin cậy lý tưởng (miễn là kẻ tấn công được phép quay ngược thời gian), đều có thể được triển khai một cách an toàn. Tuy nhiên, việc đạt được điều đó vẫn là một thách thức to lớn,” Buterin kết luận.

Công nghệ này vẫn chưa sẵn sàng. Nhưng lộ trình, như Buterin đã viết, rõ ràng hơn bao giờ hết.