Ethereum-Mitbegründer Vitalik Buterin hat ein neues kryptografisches Protokoll namens Circle STARKs eingeführt, das die Blockchain-Sicherheit und Effizienz erheblich verbessern soll.
In seiner Mitteilung erklärt Buterin, dass dieser technologische Fortschritt kleinere Felder wie Mersenne31 verwendet, um die Beweisgeschwindigkeit erheblich zu verbessern, ohne die Sicherheitsmaßnahmen zu gefährden. „Der wichtigste Trend im Design von STARK-Protokollen in den letzten zwei Jahren ist der Übergang zur Arbeit mit kleinen Feldern“, so Buterin.
Traditionelle Scalable Transparent ARguments of Knowledge (STARKs) arbeiten mit 256-Bit-Feldern. Obwohl diese sicher sind, sind sie oft ineffizient. Circle STARKs nutzen kleinere Felder, was zu niedrigeren Berechnungskosten, schnelleren Beweisgeschwindigkeiten und effizienteren Leistungen führt. Ein Beispiel dafür ist die Verifizierung von 620.000 Poseidon2-Hashes pro Sekunde auf einem M3-Laptop.
Buterin weist darauf hin, dass frühere STARK-Implementierungen kleinere Felder „natürlich kompatibel mit der Verifizierung elliptischer Kurven-basierter Signaturen machten“, was jedoch aufgrund der großen Zahlen, die dabei beteiligt sind, zu Ineffizienz führte. Traditionelle kleine Felder haben begrenzte mögliche Werte und können durch Brute-Force-Angriffe gefährdet werden.
Circle STARKs begegnen dieser Schwachstelle durch mehrere zufällige Prüfungen und die Verwendung von Erweiterungsfeldern, wodurch die Menge der Werte, die Angreifer erraten müssen, vergrößert wird. Dies schafft eine rechnerische Barriere für Angreifer und erhält die Integrität des Protokolls.
„Mit STARKs über kleineren Feldern haben wir ein Problem: Es gibt nur etwa zwei Milliarden mögliche Werte von x zur Auswahl, und daher muss ein Angreifer, der einen gefälschten Beweis erstellen möchte, es nur zwei Milliarden Mal versuchen – viel Arbeit, aber durchaus machbar für einen entschlossenen Angreifer!“ sagt Buterin.
Die Fast Reed-Solomon Interactive Oracle Proofs of Proximity (FRI) beweisen, dass eine Funktion ein Polynom eines bestimmten Grades ist und sind ein wesentlicher Aspekt von Circle STARKs. Mit der Einführung von Circle FRI, einem Ansatz, der die Integrität des kryptografischen Prozesses bewahrt, stellen Circle STARKs sicher, dass nicht-polynomiale Eingaben den Beweis nicht bestehen.
Circle STARKs bieten mehr Flexibilität und Vielseitigkeit für effiziente Rechenleistung durch die Nutzung kleiner Felder und dieser neuen mathematischen Struktur.
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