Cardano schlägt native Poseidon Unterstützung für Zero Knowledge Anwendungen vor

Cardano Improvement Proposal 0199 führt in Plutus einen neuen kryptografischen Baustein für Zero Knowledge Anwendungen ein. CIP Herausgeber bestätigten ihn am 15. September nach einer ersten technischen Prüfung als Kandidaten. Normale ADA Transaktionen sind nicht betroffen, da der Vorschlag noch nicht zusammengeführt oder aktiviert wurde.

CIP-0199 führt einen neuen Plutus Baustein ein

Der Vorschlag würde eine eingebaute Plutus Funktion namens bls12_381_poseidonPermutation hinzufügen. Smart Contracts könnten die Poseidon Permutation über Cardanos native Plutus Implementierung ausführen, statt die Berechnung innerhalb eines Skripts zu reproduzieren.

Poseidon ist eine Familie kryptografischer Funktionen, die für Zero Knowledge Systeme entwickelt wurde. Anders als herkömmliche Hashes wie SHA-256 und Blake2b verwendet sie dieselbe Art von Arithmetik über endlichen Körpern, die in vielen ZK Schaltkreisen vorkommt.

Herkömmliche Hashes laufen auf klassischen Prozessoren effizient, benötigen jedoch innerhalb eines Zero Knowledge Schaltkreises deutlich mehr Constraints. Eine native Poseidon Funktion könnte diese rechnerische Lücke verringern, wenn Daten innerhalb eines Nachweises verarbeitet und anschließend von einem Cardano Smart Contract verifiziert werden.

CIP-0199 wurde von Gamze Orhon Kilic und Thomas Vellekoop verfasst. Der Pull Request bleibt offen, während Implementierungsdetails mit dem Plutus Team diskutiert werden.

Poseidon verbindet Cardano mit bestehendem ZK Tooling

Zero Knowledge Anwendungen nutzen häufig Merkle Bäume, um nachzuweisen, dass Informationen zu einer größeren Datensammlung gehören, ohne die vollständige Datensammlung offenzulegen. Eine Wurzel kann on chain gespeichert werden, während einzelne Zugehörigkeitsnachweise bei Bedarf verifiziert werden.

Laut CIP-0199 können herkömmliche Hashfunktionen für eine Auswertung Zehntausende von Schaltungs Constraints erfordern. Poseidon kann vergleichbare Arbeit mit mehreren Hundert Constraints leisten, da es sich auf native Feldadditionen und Feldmultiplikationen stützt.

Das anfängliche Register würde zwei Poseidon Varianten enthalten. Eine basiert auf midnight-zk, der von Midnight verwendeten Zero Knowledge Bibliothek. Die zweite folgt dem Circom Stil des R1CS Ökosystems über dem BLS12-381 Skalarfeld.

Plutus Skripte könnten daher Commitments und Nachweise prüfen, die mit zwei etablierten ZK Entwicklungsansätzen erzeugt wurden. Der Vorschlag standardisiert die zugrunde liegende Permutation und erlaubt Anwendungen zugleich, die für jedes System erforderlichen Hashing Konventionen zu reproduzieren.

Vorläufige Benchmarks verorten eine Poseidon Permutation bei ungefähr 22 bis 24 Mikrosekunden auf der Benchmarking Maschine des Plutus Kostenmodells. Ein Aufruf wird auf rund 0,24 Prozent des aktuellen CPU Budgets pro Transaktion geschätzt, während ein Merkle Nachweis mit einer Tiefe von 20 etwa 4,8 Prozent verbrauchen würde. Diese Ergebnisse stammen aus vorläufiger Integrationsarbeit und nicht aus einem produktiven Cardano Release.

Sicherheitsprüfung definiert den Aktivierungspfad

CIP-0199 schlägt eine Poseidon Permutation statt einer vollständigen Hashfunktion vor. ZK Ökosysteme verwenden unterschiedliche Konventionen für die Anordnung der Eingaben, die Initialisierung des internen Zustands und die Auswahl der finalen Ausgabe.

Plutus würde die rechnerisch aufwendige Permutation ausführen, während jede Anwendung weiterhin dafür verantwortlich wäre, die korrekte umgebende Hashstruktur zu implementieren. Der Vorschlag enthält Testvektoren und Nutzungshinweise, da eine fehlerhafte Einbettung zu inkompatiblen oder unsicheren Konstruktionen führen könnte.

Die vorläufige Implementierung stützt sich zudem auf einen C basierten Poseidon Kern, der noch kein unabhängiges Audit abgeschlossen hat. Weitere Plutus Integration, finalisierte Kostenparameter, gegengeprüfte Testvektoren und eine externe Sicherheitsprüfung sind weiterhin erforderlich.

Der Kandidatenstatus fügt die Funktion nicht automatisch zu Cardano hinzu. Eine abgeschlossene Implementierung, technische Freigabe und Protokollaktivierung wären weiterhin erforderlich, bevor Entwickler sie im Mainnet nutzen könnten.

Wenn aktiviert, würde CIP-0199 Plutus eine native Komponente zur Verifizierung Poseidon basierter Commitments und Zero Knowledge Nachweise geben. Es würde Cardanos Entwicklungsinfrastruktur rund um ADA ausbauen und zugleich einen definierten Kompatibilitätspfad für Midnight und Circom basierte Proving Systeme etablieren.