21. August 2024 veröffentlichte Ethereum-Mitbegründer Vitalik Buterin den neuesten Artikel „Obfuscation (Teil 3): Local Mixing“. Darin stellt er eine derzeit noch in Erprobung befindliche kryptografische Technik zur Obfuskation vor: den Ansatz des „Local Mixing“ (lokales Mischen). Er beschreibt ihn als mögliche neue Basishilfe für die Kryptografie nach elliptischen Kurven, RSA und Gitterkryptografie.

Vitalik veröffentlicht Forschung zu „Local Mixing“: Erforschung der nächsten Generation von Obfuskationstechniken – möglicherweise neue kryptografische Grundprimitive

Vitalik erklärt, dass aktuelle gängige Obfuskationstechniken vor allem auf komplexen mathematischen Annahmen beruhen, jedoch oft mit sehr hohen Rechenkosten verbunden sind. „Local Mixing“ verfolgt hingegen eine völlig andere Denkweise: Es stützt sich nicht auf elliptische Kurven, keine Faktorisierung großer Ganzzahlen und auch nicht auf Gitterkryptografie. Stattdessen greift es auf bewährte Vorgehensweisen aus der Symmetrischen Kryptografie und dem Design von Hash-Funktionen zurück. Durch fortlaufendes Durcheinanderbringen, Umstrukturieren und Verbergen der Schaltungsstruktur werden Informationslecks beseitigt – bei gleichbleibender Funktionalität. Zu den wichtigsten Bestandteilen der „Local Mixing“-Technologie zählen unter anderem das Invertieren bzw. die Umkehrbarkeit (reversibility), das Härtungsverfahren (hardening), das Mischen (mixing), das Aufteilen (splitting), der „Crossing Walk“ sowie die „Komponentisierung“ („gadgetization“) in mehreren Schritten. Dabei werden dem Schaltkreis zufällige Strukturen hinzugefügt, Logikgatter neu angeordnet und nichtlineare Verbergungsmechanismen eingesetzt, sodass es für Angreifer schwierig wird, die ursprüngliche Berechnungslogik wiederherzustellen.

Vitalik weist darauf hin, dass die Technik sich noch in einem frühen Stadium befindet. Die Sicherheit wurde noch nicht über längere Zeiträume hinweg umfassend verifiziert, und es bestehen Herausforderungen wie Zufallsangriffe und lineare Analysen. Dennoch ist er der Ansicht, dass „Local Mixing“ einen völlig neuen Pfad in der kryptografischen Erforschung eröffnet. Das Ziel ist, effizientere Lösungen für nicht unterscheidbare Obfuskation (iO) zu entwickeln. Falls „Local Mixing“ zu einem Durchbruch führt, könnte es neue Post-Quanten-öffentliche-Schlüssel-Verschlüsselungsschemata ermöglichen und die Entwicklung allgemeiner Obfuskationstechniken vorantreiben. Aktuell erfordert dieser Bereich jedoch noch viele Jahre Kryptanalyse und Optimierungsvalidierung; eine durch KI unterstützte Forschung könnte diesen Reifeprozess jedoch deutlich beschleunigen.

Vitalik bezeichnet Obfuskationstechniken als die „letzte Front“ der Kryptografie, weil sich theoretisch andere kryptografische Grundprimitive auf Basis von Obfuskation und Einwegfunktionen aufbauen lassen. „Local Mixing“ könnte nicht nur die Kosten herkömmlicher Obfuskationslösungen senken, sondern auch eine wichtige Richtung für die künftige kryptografische Infrastruktur darstellen.