Acht Jahre Investitionen nehmen eine Wendung: Warum Ethereum Poseidon plötzlich aufgibt?

Originaltitel: "Acht Jahre Investitionen nehmen eine Wendung: Warum Ethereum Poseidon plötzlich aufgibt?"
Originalautor: ChandlerZ, Foresight News

Am 13. August erklärte der Ethereum-Forscher Justin Drake in einem Post auf X, dass die Ethereum-Stiftung beschlossen hat, den SNARK-freundlichen Hash-Algorithmus Poseidon auf der L1-Ebene aufzugeben und stattdessen traditionelle Hash-Funktionen wie SHA2 oder BLAKE2 zu verwenden.

Dieser Beschluss ist das Ergebnis von acht Jahren Forschung und Investitionen in Höhe von mehreren Millionen Dollar sowie einer bedeutenden Korrektur des Fahrplans für post-quanten-kryptografische Maßnahmen.

Seit seiner Einführung im Jahr 2019 wurde Poseidon als idealer Hash-Algorithmus für Anwendungen wie zkRollup und zkVM angesehen. Seine Struktur macht ihn in SNARK-Schaltungen günstiger und effizienter als traditionelle Hash-Funktionen, die auf binären Operationen basieren. Doch als post-quanten-sichere Anforderungen für Ethereum zwingend wurden, begannen die Einschränkungen von Poseidon sichtbar zu werden.

Justin Drake erklärte, dass dieser Wandel durch bahnbrechende Fortschritte im Design von SNARKs begünstigt wurde, die es ermöglichen, dass traditionelle Hash-Funktionen in SNARK-Schaltungen eine Leistung erreichen, die mit der von Poseidon, das speziell für SNARKs optimiert wurde, vergleichbar ist. Ein einzelner Laptop kann etwa eine Million traditionelle Hash-Aufrufe pro Sekunde verifizieren.

In dem Artikel wird erläutert, dass Poseidon seit seiner Einführung im Jahr 2019 die führende SNARK-freundliche Hash-Lösung war und Sicherheitsgarantien für Anwendungen wie zkRollup und zkVM bot. Justin Drake sagte, dass die Planung zeigt, dass die Produktionsversion von leanVM voraussichtlich 2027 eingeführt wird, während die entsprechenden Bereitstellungen der Konsens-, Daten- und Ausführungsschichten voraussichtlich 2028 abgeschlossen sein werden. Das post-quanten-Team der Ethereum-Stiftung beschleunigt auch die Forschung zu binären Feldern.

Warum jetzt?

Traditionelle Hash-Funktionen hatten lange Zeit Schwierigkeiten, in SNARKs integriert zu werden, hauptsächlich aufgrund von Unterschieden in den Berechnungssprachen. SHA2, BLAKE2s und Keccak verwenden häufig Boolesche Operationen wie XOR und Verschiebungen, während traditionelle SNARKs normalerweise arithmetische Operationen über großen Primzahlenfeldern verarbeiten. Das Simulieren jeder bitweisen Operation verursacht hohe Kosten für die Einschränkungen. Poseidon wurde direkt um arithmetische Operationen über Primzahlenfeldern herum entworfen, um mit weniger Einschränkungen eine höhere Nachweisgeschwindigkeit zu erreichen, was jedoch bedeutet, dass der Algorithmus eine kürzere Geschichte hat und kontinuierlich kryptografisch analysiert werden muss.

Das binäre Feld wechselt die zugrunde liegende Mathematik zu dem minimalen Primfeld, das nur 0 und 1 enthält, und verwendet binäre Erweiterungsfelder, um größere Daten zu tragen. Bitoperationen können daher direkt in das Nachweissystem integriert werden, wodurch SNARKs beginnen, sich an traditionelle Hash-Funktionen anzupassen. Der technische Schwerpunkt verschiebt sich von der Gestaltung SNARK-freundlicher Hash-Funktionen hin zur Gestaltung hash-freundlicher SNARKs.

Jim Posen und Benjamin Diamond präsentierten 2023 den Binius-Ansatz, der den Weg für binäre Türme von SNARKs zeigt. Die Flock-Publikation von Benedikt Bünz, Ron Rothblum und William Wang wurde am 29. Juli 2026 auf arXiv hochgeladen. Ihr M4 Max-Benchmark zeigt, dass ein einzelner Kern pro Sekunde 82.000 BLAKE3-Kompressionen, 42.000 SHA-256-Kompressionen und 30.000 Keccak-Transformationen nachweisen kann, während 10 Kerne eine Durchsatzrate von über 660.000 BLAKE3 erreichen.

Drake erklärte, dass ein Laptop etwa eine Million traditionelle Hash-Aufrufe pro Sekunde nachweisen kann, wobei die Kosten etwa 100-mal höher sind als bei nativen CPU-Booleschen Berechnungen. SNARK.fast erreichte vor einigen Tagen auf dem M3 Max eine Rate von 1,8 Millionen BLAKE3 pro Sekunde.

2027 leanVM, 2028 dreischichtige Bereitstellung

Ein weiterer entscheidender Grund für die Aufgabe von Poseidon ist, dass der Zeitplan für post-quanten-sichere Maßnahmen beschleunigt wird. Der Bericht "The Quantum Threat to Blockchains - 2026 Report", veröffentlicht von Project Eleven, weist darauf hin, dass die rasante Entwicklung von Quantencomputern eine ernsthafte Bedrohung für die Sicherheit von Blockchains darstellt. Sobald "kryptographisch relevante Quantencomputer" (CRQC) verfügbar sind, kann der Shor-Algorithmus ECDSA (verwendet von Bitcoin und den meisten öffentlichen Blockchains) und RSA sowie andere asymmetrische Verschlüsselungen schnell knacken. Es wird erwartet, dass der Q-Day (Tag der Quantenentschlüsselung) zwischen 2030 und 2033 eintreten könnte, was bedeutet, dass Billionen von Dollar an On-Chain-Vermögenswerten gefährdet sein werden.

Da die öffentlichen Schlüssel von Blockchains lange Zeit statisch und nicht zurücksetzbar sind, ist die Migration äußerst schwierig. Der Bericht empfiehlt, sofort mit der Migration zu post-quanten-kryptografischen (PQC) Verfahren zu beginnen, einschließlich Gitter-basierter, Hash-basierter und anderer quantensicherer Signaturverfahren, und schrittweise über hybride Lösungen zu wechseln, um einen umfassenden Ausbruch der Quantenbedrohung zu vermeiden.

Justin Drake warnte, dass die Fähigkeiten von KI in der kryptografischen Analyse zugenommen haben, was dazu geführt hat, dass gitterbasierte Verfahren wie HAWK und verwandte Verfahren wie SQIsign unter Druck geraten sind. Dies zwingt die Ethereum-Stiftung, ihre Wetten auf Hash-basierte Verfahren zu setzen, die als widerstandsfähiger gegen Quantenangriffe gelten.

Zuvor hatte Ethereum seinen Fahrplan für post-quanten-sichere Maßnahmen veröffentlicht, einschließlich der Bereitstellung einer produktionsreifen leanVM im Jahr 2027 und der Fertigstellung der Bereitstellung der Konsens-, Ausführungs- und Datenverfügbarkeitsschichten im Jahr 2028. Die leanVM ist eine minimierte Zero-Knowledge-VM, die speziell für die Aggregation post-quanten-sicherer Signaturen entwickelt wurde und als zentraler Bestandteil der gesamten Strategie angesehen wird.

Im März 2026 startete die Ethereum-Stiftung die Webseite pq.ethereum.org als Ressourcenzentrum für post-quanten-sichere Maßnahmen. Mehr als 10 Client-Teams haben begonnen, wöchentlich ein post-quanten-interoperables Entwicklungsnetzwerk zu betreiben. Die Stiftung hat auch einen Preis von 1 Million USD für Poseidon und einen gleichwertigen Preis für Proximity eingerichtet, um die Forschung zur post-quanten-Kryptografie voranzutreiben. Vitalik Buterin selbst hat mehrfach betont, dass post-quanten-sichere Maßnahmen eine notwendige Bedingung für den "Walkaway-Test" von Ethereum sind, und dass Ethereum nicht "starr" werden kann, solange es keine quantensichere Lösung erreicht.

Der Wechsel der Hash-Funktion wird die Gesamtstruktur des post-quanten-Fahrplans von Ethereum nicht verändern. Die derzeit verwendeten BLS-Signaturen der Validatoren basieren auf elliptischen Kurven, während zukünftige Lösungen weiterhin auf Hash-Signaturen wie leanXMSS basieren werden, die dann von leanVM in eine kleine Nachweisgröße pro Block komprimiert werden. Der Vergleich, den die offizielle Ethereum-Seite zuvor gegeben hat, zeigt, dass die leanXMSS-Signatur etwa 3000 Bytes groß ist, während die BLS-Signatur nur 96 Bytes groß ist, und das Datenkompressionsziel von leanVM etwa 250-fach beträgt.

SHA2 oder BLAKE2s haben eine längere Geschichte der öffentlichen Analyse, was es der EF ermöglicht, die Wartezeit auf die jahrelange kryptografische Analyse der Poseidon-Parameter zu verkürzen. Drake gibt eine Strawmap an, die auf die Produktionsversion von leanVM im Jahr 2027 und die Bereitstellung der Konsens-, Daten- und Ausführungsschichten im Jahr 2028 verweist.

Wettbewerb unter den Mitbewerbern: Solana wählt Falcon

Ethereum ist nicht die einzige führende öffentliche Blockchain, die sich auf die post-quanten-Ära vorbereitet. Die Solana-Stiftung veröffentlichte im April 2026 ihren Fahrplan für post-quanten-sichere Maßnahmen, und das Kernentwicklungsteam Anza und Jump Crypto's Firedancer haben unabhängig voneinander dasselbe post-quanten-signaturverfahren Falcon ausgewählt.

Falcon ist eines der von NIST standardisierten post-quanten-signaturverfahren, dessen Signaturen kompakt sind und sich gut für Blockchains mit hoher Durchsatzrate wie Solana eignen.

Die beiden großen Entwicklerteams der Validator-Clients, Anza und Firedancer, haben nach unabhängiger Forschung einstimmig das post-quanten-digitale Signaturverfahren Falcon ausgewählt und die ersten Implementierungscodes bereits auf GitHub veröffentlicht. Der aktuelle Fahrplan umfasst drei Schritte: fortlaufende Bewertung von Falcon und alternativen Verfahren; Einführung post-quanten-sicherer Verfahren für neue Wallets, wenn die Quantenbedrohung real wird; und schließlich die vollständige Migration bestehender Wallets. Darüber hinaus läuft das Solana Winternitz Vault von Blueshift bereits seit über zwei Jahren im Ökosystem und wurde Anfang dieses Jahres von Googles Quantum AI-Whitepaper als Vorzeigeprojekt zitiert.

Die Solana-Stiftung erklärte, dass die Bedrohung durch Quantencomputing in den nächsten Jahren real werden wird, aber derzeit keine sofortige Migration erforderlich ist. Die Forschung, Infrastruktur und Koordination im Ökosystem sind jedoch bereit, um schnell zu starten, sobald der Zeitpunkt reif ist, wobei erwartet wird, dass dies keine signifikanten Auswirkungen auf die Netzwerkleistung haben wird.

Starknet ist derzeit das am nächsten an der neuen Richtung der EF orientierte Projekt. StarkWare veröffentlichte am 30. Juni einen Fahrplan, der in drei Phasen unterteilt ist. In der ersten Phase wird BLAKE2 anstelle des Pedersen-Hash-Algorithmus für Statusverpflichtungen, Vertragsadressen und Netzwerkkonfigurationen verwendet, während gleichzeitig post-quanten-sichere Konsenssignaturen wie Falcon-512 eingeführt werden; die zweite Phase konzentriert sich auf Migrationstools für traditionelle Verträge, während die letzte Phase sich auf externe Abhängigkeiten konzentriert, die weiterhin mit Ethereum verbunden sind, einschließlich Brückensystemaufrufe und Blob-Datenverfügbarkeit; die dritte Phase hängt von dem Migrationspfad von Ethereum selbst ab.

Im Vergleich zu anderen öffentlichen Blockchains hat Ethereum einen Weg gewählt, der "zuerst Standards festlegt, dann Code bewegt". Der Wechsel von Poseidon zu SHA2/BLAKE2 bedeutet tatsächlich, dass in der post-quanten-Ära reifere und breiter validierte kryptografische Bausteine gewählt werden.

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