Tác giả: ChandlerZ, Foresight News
Ngày 13 tháng 8, nhà nghiên cứu Ethereum Justin Drake đã đăng bài trên X tuyên bố rằng Quỹ Ethereum đã quyết định từ bỏ thuật toán băm thân thiện với SNARK Poseidon ở lớp L1, chuyển sang sử dụng các hàm băm truyền thống như SHA2 hoặc BLAKE2.
Quyết định này xuất phát từ sự tích lũy của tám năm nghiên cứu, đầu tư hàng chục triệu đô la, và là một sự điều chỉnh lớn đối với lộ trình mật mã hậu lượng tử.
Kể từ khi ra mắt vào 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 nó rẻ hơn và hiệu quả hơn trong mạch SNARK so với các hàm băm truyền thống dựa trên phép toán nhị phân. Tuy nhiên, khi an toàn hậu lượng tử trở thành yêu cầu bắt buộc của Ethereum, những hạn chế của Poseidon bắt đầu lộ ra.
Justin Drake cho biết, sự thay đổi này có được nhờ những tiến bộ đột phá trong thiết kế SNARK, cụ thể là thông qua phương thức vận hành "miền nhị phân", giúp hiệu suất của hàm băm truyền thống trong mạch SNARK có thể sánh ngang với Poseidon vốn được thiết kế tối ưu cho SNARK trước đây, một máy tính xách tay có thể xác minh khoảng 1 triệu lần gọi hàm băm truyền thống mỗi giây.
Bài viết giới thiệu, từ khi ra mắt năm 2019, Poseidon vẫn 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 dự kiến leanVM cấp sản xuất sẽ ra mắt vào năm 2027, việc 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 Quỹ Ethereum cũng đang đẩy nhanh nghiên cứu liên quan đến miền nhị phân.
Tại sao lại là bây giờ?
Hàm băm truyền thống lâu nay khó thâm nhập vào SNARK, chủ yếu là do trở ngại về sự khác biệt ngôn ngữ tính toán. SHA2, BLAKE2s và Keccak sử dụng nhiều phép toán Boolean như XOR, dịch chuyển, trong khi SNARK truyền thống thường xử lý số học trên trường số nguyên tố lớn, mô phỏng từng phép toán bit sẽ tạo ra chi phí ràng buộc cao. Poseidon được thiết kế trực tiếp xung quanh số học trường số nguyên tố, đổi lấy tốc độ chứng minh cao hơn với ít ràng buộc hơn, cái giá phải trả là lịch sử thuật toán ngắn, cần phân tích mật mã liên tục.
Miền nhị phân chuyển đổi toán học cơ bản sang trường số nguyên tố tối thiểu chỉ chứa 0 và 1, và sử dụng trường mở rộng nhị phân để chứa dữ liệu lớn hơn. Do đó, phép toán bit có thể trực tiếp đi vào hệ thống chứng minh, SNARK bắt đầu thích ứng với 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 con đường SNARK trường tháp nhị phân, bài báo Flock của Benedikt Bünz, Ron Rothblum và William Wang được tải lên arXiv vào ngày 29 tháng 7 năm 2026, điểm chuẩn M4 Max của nó cho thấy một lõi có thể chứng minh 82.000 lần nén BLAKE3, 42.000 lần nén SHA-256 và 30.000 lần hoán vị Keccak mỗi giây, thông lượng BLAKE3 10 lõi vượt quá 660.000 lần.
Drake cho biết, máy tính xách tay có thể chứng minh khoảng 1 triệu lần gọi hàm băm truyền thống mỗi giây, với chi phí khoảng gấp 100 lần so với tính toán Boolean nguyên bản trên CPU; 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 tạo thành mối đe dọa nghiêm trọng đối với an ninh blockchain. Một khi xuất hiện "Máy tính lượng tử liên quan đến mật mã" (CRQC), thuật toán Shor có thể nhanh chóng phá vỡ mã hóa bất đối xứng như ECDSA (được Bitcoin và hầu hết các blockchain công cộng sử dụng) và RSA, dự kiến Q-Day (Ngày giải mã lượng tử) có thể đến trong khoảng năm 2030 đến 2033, khi đó hàng nghìn tỷ đô la tài sản trên chuỗi sẽ đối mặt với rủi ro.
Do khóa công khai blockchain là tĩnh trong thời gian dài và không thể hoàn tác, việc di chuyển rất khó khăn. Báo cáo khuyến nghị ngay lập tức khởi động di chuyển mật mã hậu lượng tử (PQC), bao gồm các phương án ký chống lượng tử dựa trên lưới, hàm băm, và chuyển tiếp dần dần thông qua các phương án hỗn hợp, để tránh mối đe dọa lượng tử bùng phát toàn diện.

Justin Drake cảnh báo rằng, khả năng của AI trong phân tích mật mã đã gia tăng, liên tiếp gây thiệt hại cho các phương án dựa trên lưới HAWK và phương án đồng phôi SQIsign. Điều này buộc Quỹ Ethereum phải đặt cược vào các phương án dựa trên hàm băm, loại phương án này 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, hoàn thành triển khai trên lớp đồng thuận, lớp thực thi và lớp khả dụng dữ liệu vào năm 2028. leanVM là một máy ảo không kiến thức tối giản chuyên dùng cho tổng hợp chữ ký hậu lượng tử, được coi là thành phần cốt lõi của toàn bộ chiến lược.
Tháng 3 năm 2026, Quỹ Ethereum đã ra mắt pq.ethereum.org như một trung tâm tài nguyên an toàn hậu lượng tử, hơn 10 nhóm client đã bắt đầu chạy mạng phát triển khả năng tương tác hậu lượng tử hàng tuần. Quỹ cũng thiết lập giải thưởng Poseidon Prize trị giá 1 triệu đô la và giải Proximity Prize trị giá tương đương, để thúc đẩy nghiên cứu mật mã hậu lượng tử. Bản thân Vitalik Buterin cũng nhiều lần nhấn mạnh, an toàn hậu lượng tử là điều kiện cần thiết cho "bài kiểm tra rời đi" (walkaway test) của Ethereum, trừ khi Ethereum đạt được an toàn lượng tử, nếu không thì không thể "hóa đá".
Việc chuyển đổi hàm băm sẽ không thay đổi cấu trúc tổng thể của lộ trình hậu lượng tử Ethereum, chữ ký BLS mà người xác thực hiện đang sử dụng phụ thuộc vào đường cong elliptic, phương án trong tương lai vẫn dựa trên chữ ký hàm băm như leanXMSS, sau đó leanVM sẽ nén một lượng lớn chữ ký thành một chứng minh nhỏ cho mỗi khối. So sánh được đưa ra trước đây trên trang chính thức của Ethereum là, chữ ký leanXMSS khoảng 3000 byte, chữ ký BLS chỉ 96 byte, mục tiêu nén dữ liệu của leanVM là khoảng 250 lần.
SHA2 hoặc BLAKE2s có lịch sử phân tích công khai lâu dài hơn, EF có thể giảm thời gian chờ đợi tham số Poseidon trải qua nhiều năm phân tích mật mã. strawmap mà Drake đưa ra hướng tới leanVM cấp sản xuất năm 2027, và triển khai trên lớp đồng thuận, lớp dữ liệu và lớp thực thi vào năm 2028.
Chạy đua với đối thủ, Solana chọn Falcon
Ethereum không phải là blockchain công cộng chủ đạo duy nhất chuẩn bị cho thời đại hậu lượng tử, Quỹ Solana đã công bố lộ trình an toàn hậu lượng tử vào tháng 4 năm 2026, nhóm phát triển cốt lõi của họ Anza và Firedancer của Jump Crypto sau khi nghiên cứu độc lập, đã đồng ý chọn cùng một phương án ký hậu lượng tử Falcon.
Falcon là một trong những phương án ký hậu lượng tử được NIST chuẩn hóa, chữ ký của nó nhỏ gọn, phù hợp với môi trường blockchain thông lượng cao như Solana.
Hai nhóm phát triển client trình xác thực chính là Anza và Firedancer sau khi nghiên cứu độc lập đã nhất trí chọn phương án ký số hậu lượng tử Falcon, và đã công khai mã triển khai sơ bộ trên GitHub. Lộ trình hiện tại chia làm ba bước: tiếp tục đánh giá Falcon và các phương án thay thế; áp dụng phương án hậu lượng tử cho ví mới khi mối đe dọa lượng tử thành hiện thực; cuối cùng là di chuyển toàn bộ ví hiện có. Ngoài ra, Solana Winternitz Vault của Blueshift đã hoạt động trong hệ sinh thái hơn hai năm, đầu năm nay đã được sách trắng AI lượng tử của Google trích dẫn như một trường hợp nghiên cứu tiên phong trong ngành.
Quỹ Solana cho biết, máy tính lượng tử tạo thành mối đe dọa thực tế vẫn cần vài năm, hiện tại không cần di chuyển ngay lập tức, nhưng nghiên cứu, cơ sở hạ tầng và phối hợp hệ sinh thái đã sẵn sàng, một khi thời cơ chín muồi có thể khởi động nhanh chóng, dự kiến sẽ không ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất mạng.
Starknet là đối chiếu gần nhất với hướng đi mới của EF hiện nay. StarkWare công bố lộ trình vào ngày 30 tháng 6, sẽ tiến hành theo ba giai đoạn, giai đoạn đầu tiên sẽ thay thế thuật toán băm Pedersen bằng BLAKE2, sử dụng cho cam kết trạng thái, địa chỉ hợp đồng và cấu hình mạng, đồng thời sẽ giới thiệu chữ ký đồng thuận hậu lượng tử, chẳng hạn như Falcon-512; giai đoạn thứ hai tập trung vào công cụ di chuyển 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 các lệnh gọi hệ thống cầu nối và khả dụng dữ liệu blob; giai đoạn thứ ba thì phụ thuộc vào con đường di chuyển của chính Ethereum.
So với các blockchain công cộng khác, Ethereum đã chọn một con đường "thiết lập tiêu chuẩn trước, sau đó mới động đến mã". 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 thời đại hậu lượng tử.







