tám năm đầu tư rẽ ngoặt, vì sao Ethereum bất ngờ từ bỏ Poseidon?

Nguồn bài viết: ChandlerZ, Foresight News

Ngày 13 tháng 8, nhà nghiên cứu Ethereum Justin Drake đăng trên X rằng, quỹ Ethereum đã quyết định từ bỏ thuật toán băm thân thiện với SNARK là Poseidon ở lớp L1, chuyển sang sử dụng các hàm băm truyền thống như SHA2 hoặc BLAKE2.

Đằng sau quyết định này là tám năm nghiên cứu, tích lũy hàng chục triệu đô la đầu tư, cũng như một sự điều chỉnh lớn đối với lộ trình mật mã hậu lượng tử.

Kể từ khi ra mắt năm 2019, Poseidon luôn được coi là giải pháp băm lý tưởng cho các ứng dụng như zkRollup và zkVM. Cấu trúc của nó giúp chi phí trong mạch SNARK rẻ hơn và hiệu quả hơn so với các hàm băm truyền thống dựa trên phép toán nhị phân. Nhưng khi an toàn hậu lượng tử trở thành yêu cầu bắt buộc của Ethereum, những hạn chế của Poseidon bắt đầu lộ diện.

Justin Drake cho biết, sự chuyển đổi này nhờ vào những tiến bộ đột phá trong thiết kế SNARK, thông qua phương thức tính toán "trường nhị phân", giúp hiệu suất của các hàm băm truyền thống trong mạch SNARK có thể sánh ngang với Poseidon vốn được tối ưu hóa riêng cho SNARK trước đây. Một chiếc laptop đơn lẻ có thể xác minh khoảng 1 triệu lượt gọi hàm băm truyền thống mỗi giây.

Bài viết giới thiệu rằng, kể từ khi ra mắt năm 2019, Poseidon luôn là giải pháp băm thân thiện với SNARK chủ đạo, cung cấp bảo mật cho các ứng dụng như zkRollup và zkVM. Justin Drake cho biết, kế hoạch cho thấy leanVM cấp sản xuất dự kiến ra mắt vào năm 2027, triển khai liên quan đến lớp đồng thuận, lớp dữ liệu và lớp thực thi dự kiến hoàn thành vào năm 2028. Đội ngũ hậu lượng tử của Ethereum Foundation cũng đang đẩy nhanh nghiên cứu về trường nhị phân.

Tại sao lại là bây giờ?

Trong một thời gian dài, các hàm băm truyền thống khó có thể được tích hợp vào SNARK, rào cản chính đến từ sự khác biệt về ngôn ngữ tính toán. SHA2, BLAKE2s và Keccak sử dụng nhiều phép toán boolean như XOR, dịch bit. SNARK truyền thống thường xử lý số học trên trường số nguyên tố lớn, việc mô phỏng từng phép toán bit sẽ tạo ra chi phí ràng buộc rất cao. Poseidon được thiết kế trực tiếp xoay quanh số học trường số nguyên tố, đạt được tốc độ chứng minh nhanh hơn với ít ràng buộc hơn, nhưng cái giá phải trả là lịch sử thuật toán ngắn và cần được phân tích mật mã liên tục.

Trường nhị phân chuyển toán học nền tảng sang trường số nguyên tố tối thiểu chỉ chứa 0 và 1, đồng thời sử dụng trường mở rộng nhị phân để chứa dữ liệu lớn hơn. Do đó, các phép toán bit có thể đi thẳng vào hệ thống chứng minh, SNARK bắt đầu thích ứng với các hàm băm truyền thống, trọng tâm kỹ thuật chuyển từ thiết kế hàm băm thân thiện với SNARK sang thiết kế SNARK thân thiện với hàm băm.

Binius do Jim Posen và Benjamin Diamond đề xuất năm 2023 đã chỉ ra lộ trình SNARK trường tháp nhị phân. Bài báo Flock của Benedikt Bünz, Ron Rothblum và William Wang được đăng tải lên arXiv vào ngày 29 tháng 7 năm 2026, với điểm chuẩn M4 Max là 82.000 lần nén BLAKE3, 42.000 lần nén SHA-256 và 30.000 lần hoán vị Keccak được chứng minh mỗi giây trên một lõi, thông lượng BLAKE3 trên 10 lõi vượt 660.000 lần.

Drake cho biết, laptop có thể chứng minh khoảng 1 triệu lượt gọi hàm băm truyền thống mỗi giây, chi phí khoảng gấp 100 lần so với tính toán boolean CPU native; SNARK.fast vài ngày trước đã đạt 1,8 triệu lần BLAKE3 mỗi giây trên M3 Max.

leanVM năm 2027, triển khai ba lớp năm 2028

Một lý do quan trọng khác khiến Poseidon bị từ bỏ là lịch trình an toàn hậu lượng tử đang được đẩy nhanh. Báo cáo "The Quantum Threat to Blockchains - 2026 Report" do Project Eleven công bố chỉ ra rằng, sự phát triển nhanh chóng của máy tính lượng tử đang đe dọa nghiêm trọng đến an ninh blockchain. Một khi "máy tính lượng tử liên quan đến mật mã" (CRQC) xuất hiện, thuật toán Shor có thể nhanh chóng phá vỡ ECDSA (được Bitcoin và hầu hết các public chain sử dụng) và các mã hóa bất đối xứng như RSA. Dự kiến Q-Day (ngày lượng tử phá mã) có thể đến trong khoảng 2030 đến 2033, khi đó hàng nghìn tỷ đô la tài sản trên chuỗi sẽ đối mặt với rủi ro.

Do khóa công khai của blockchain ở trạng thái tĩnh lâu dài và không thể rollback, việc di chuyển gặp rất nhiều khó khăn. Báo cáo khuyến nghị ngay lập tức khởi động quá trình di cư mật mã hậu lượng tử (PQC), bao gồm các giải pháp chữ ký chống lượng tử như lattice-based, hash-based, và chuyển đổi dần dần thông qua các giải pháp lai để tránh mối đe dọa lượng tử bùng phát toàn diện.

Justin Drake cảnh báo rằng, khả năng tăng cường của AI trong phân tích mật mã đã khiến giải pháp lattice-based HAWK và giải pháp đồng cấu SQIsign liên tiếp bị tấn công. Điều này buộc Ethereum Foundation phải đặt cược vào các giải pháp dựa trên hàm băm, vốn được cho là có khả năng chống chịu mạnh mẽ hơn trước các cuộc tấn công lượng tử.

Trước đó, Ethereum đã công bố lộ trình hậu lượng tử của mình, bao gồm triển khai leanVM cấp sản xuất vào năm 2027 và hoàn tất triển khai ở lớp đồng thuận, lớp thực thi và lớp khả dụng dữ liệu vào năm 2028. leanVM là một máy ảo zero-knowledge tối giản chuyên dùng để tổng hợp chữ ký hậu lượng tử, được coi là thành phần cốt lõi của toàn bộ chiến lược.

Vào tháng 3 năm 2026, Ethereum Foundation đã ra mắt pq.ethereum.org làm trung tâm tài nguyên về an toàn hậu lượng tử, hơn 10 đội ngũ client đã bắt đầu chạy devnet định kỳ về khả năng tương tác hậu lượng tử mỗi tuần. Quỹ cũng đã thiết lập giải thưởng Poseidon Prize trị giá 1 triệu USD và giải thưởng Proximity Prize cùng giá trị để thúc đẩy nghiên cứu mật mã hậu lượng tử. Bản thân Vitalik Buterin cũng nhiều lần nhấn mạnh rằng, an toàn hậu lượng tử là điều kiện cần thiết cho "walkaway test" (bài kiểm tra có thể yên tâm rời đi) của Ethereum, trừ khi Ethereum đạt được an toàn lượng tử, nếu không thì không thể "đóng băng" (stagnate).

Việc chuyển đổi hàm băm sẽ không thay đổi cấu trúc tổng thể của lộ trình hậu lượng tử Ethereum. Chữ ký BLS mà validator hiện đang sử dụng phụ thuộc vào đường cong elliptic, giải pháp tương lai vẫn dựa trên chữ ký hash như leanXMSS, sau đó leanVM sẽ nén số lượng lớn chữ ký thành một bằng chứng nhỏ cho mỗi block. So sánh trước đó trên trang chính thức của Ethereum cho thấy, chữ ký leanXMSS khoảng 3000 byte, trong khi chữ ký BLS chỉ 96 byte, mục tiêu nén dữ liệu của leanVM khoảng 250 lần.

SHA2 hoặc BLAKE2s có lịch sử phân tích công khai dài hơn, EF có thể giảm bớt thời gian chờ đợi các tham số Poseidon trải qua nhiều năm phân tích mật mã. Strawmap mà Drake đưa ra chỉ đến leanVM cấp sản xuất vào năm 2027, cũng như triển khai lớp đồng thuận, lớp dữ liệu và lớp thực thi vào năm 2028.

Đua tranh cùng ngành, Solana chọn Falcon

Ethereum không phải là public chain lớn duy nhất chuẩn bị cho kỷ nguyên hậu lượng tử. Solana Foundation đã công bố lộ trình an toàn hậu lượng tử vào tháng 4 năm 2026, đội ngũ phát triển cốt lõi Anza và Firedancer của Jump Crypto sau khi nghiên cứu độc lập đã không hẹn mà cùng chọn một giải pháp chữ ký hậu lượng tử là Falcon.

Falcon là một trong những giải pháp chữ ký hậu lượng tử được NIST chuẩn hóa, chữ ký nhỏ gọn, phù hợp với môi trường blockchain thông lượng cao như Solana.

Hai đội ngũ phát triển validator client là Anza và Firedancer sau khi nghiên cứu độc lập đã nhất trí lựa chọn giải pháp chữ ký số hậu lượng tử Falcon, và đã lần lượt công khai mã triển khai ban đầu trên GitHub. Lộ trình hiện tại được chia làm ba bước: tiếp tục đánh giá Falcon và các giải pháp thay thế; khi mối đe dọa lượng tử trở thành hiện thực, áp dụng giải pháp hậu lượng tử cho ví mới; cuối cùng là di cư toàn bộ ví hiện có. Ngoài ra, Solana Winternitz Vault của Blueshift đã hoạt động trong hệ sinh thái hơn hai năm, và đầu năm nay đã được sách trắng Google Quantum AI trích dẫn như một trường hợp tiên phong trong ngành.

Solana Foundation cho biết, máy tính lượng tử tạo ra mối đe dọa thực sự vẫn cần vài năm nữa, hiện tại không cần di cư ngay lập tức, nhưng nghiên cứu, hạ tầng và phối hợp hệ sinh thái đã sẵn sàng, có thể khởi động nhanh chóng khi thời điểm chín muồi, dự kiến sẽ không tạo ra tác động đáng kể đến hiệu suất mạng.

Starknet hiện là đối chiếu gần nhất với hướng đi mới của EF. StarkWare đã công bố lộ trình vào ngày 30 tháng 6, chia làm ba giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên sẽ thay thế thuật toán băm Pedersen bằng BLAKE2 cho cam kết trạng thái, địa chỉ hợp đồng và cấu hình mạng, đồng thời giới thiệu chữ ký đồng thuận hậu lượng tử như Falcon-512; giai đoạn thứ hai tập trung vào các công cụ di cư cho hợp đồng truyền thống, trong khi giai đoạn cuối cùng tập trung giải quyết các phụ thuộc bên ngoài vẫn liên quan đến Ethereum, bao gồm cuộc gọi hệ thống bridge và tính khả dụng của dữ liệu blob; giai đoạn thứ ba phụ thuộc vào chính lộ trình di cư của Ethereum.

So với các public chain khác, Ethereum đã chọn một lộ trình "đặt chuẩn trước, động code sau". Việc từ bỏ Poseidon chuyển sang SHA2/BLAKE2 thực chất là lựa chọn các nguyên thủy mật mã trưởng thành hơn, được kiểm chứng rộng rãi hơn trong kỷ nguyên hậu lượng tử.