Os desenvolvedores de Ethereum estão repensando silenciosamente um dos blocos de construção mais básicos do protocolo: qual função criptográfica de hash deve levar a rede para sua próxima era. O debate sobre funções de hash no Ethereum ressurgiu agora que um novo sistema de prova chamado Flock removeu uma restrição que antes moldava cada decisão — a necessidade de designs amigáveis a circuitos como o Poseidon. Com esse requisito eliminado, pesquisadores estão comparando SHA-2, SHA-3/Keccak, BLAKE2, BLAKE3 e uma variante não padrão de SHA-2 apenas em termos de segurança e velocidade, e a análise publicada no fórum Ethereum Research descreve exatamente como essas opções se diferenciam quando a compatibilidade com circuitos deixa de ser um fator.
Principais conclusões
O Ethereum não precisa mais de hashes amigáveis a circuitos porque o Flock, um sistema de provas pós-quântico para circuitos binários, lida com hashing de forma eficiente independentemente do algoritmo escolhido.
Funções hash sustentam assinaturas da camada de consenso, construção de árvore de estado, provas de zkVM e assinaturas da camada de execução em todo o protocolo.
O SHA-2 é rápido, mas não é um oráculo aleatório de verdade por causa de uma fraqueza de extensão de comprimento; o SHA-3 oferece uma alta margem de segurança, mas roda mais devagar; BLAKE2 e BLAKE3 são mais rápidos, porém carregam registros mais “finos” de criptoanálise.
Benchmarks mostram que o BLAKE3 é a função hash mais rápida para mensagens longas, enquanto o SHA-3 é a mais lenta entre os principais candidatos.
Uma classificação que minimiza risco coloca o SHA-3 em primeiro lugar, com BLAKE2s e a variante do SHA-2 empatados em segundo e terceiro, e o BLAKE3 classificado mais abaixo.
Requisitos da função hash do Ethereum na era pós-quântica
A escolha de função hash do Ethereum não é mais limitada pela eficiência em circuitos de prova, o que libera engenheiros para priorizar segurança e velocidade bruta. Essa mudança é resultado direto de uma nova arquitetura de provas entrando em cena e altera todo o cálculo por trás da seleção de primitivas criptográficas para a rede.
O Sistema de Provas do Flock Remove a Restrição de Hash Amigável a Circuitos
Por anos, qualquer candidato a função hash para o Ethereum precisava ser eficiente dentro de circuitos de zero conhecimento, o que efetivamente empurrou o ecossistema para projetos algébricos e “amigáveis a circuitos”, como o Poseidon. Essa restrição agora em grande parte desapareceu. Com o surgimento do Flock como um sistema de provas pós-quântico construído para circuitos binários — especialmente hashes — o Ethereum não precisa mais de hashes específicos e amigáveis a circuitos para protocolos cuja computação precisa ser comprovada. Na prática, isso significa que a rede pode avaliar funções hash pelos seus méritos nativos, em vez de forçar um compromisso entre solidez criptográfica e compatibilidade com o sistema de provas.
Principais casos de uso: Consenso, Árvores de Estado, Provas de zkVM e Camada de Execução
As funções hash continuam profundamente incorporadas na arquitetura do Ethereum, e seu desempenho toca quase todas as camadas do protocolo. Elas importam para assinaturas na camada de consenso usando uma variante de XMSS, para agregar essas assinaturas via um sistema de provas pós-quântico, para construir a árvore de estado na camada de execução e para esquemas de assinatura da camada de execução como SPHINCS+. Cada um desses casos de uso depende de hashing iterativo, em que as regras de padding e o tamanho do bloco/chunk do algoritmo escolhido afetam diretamente o desempenho no mundo real.
Comparando os principais candidatos a função hash
Nenhum candidato vence de forma absoluta tanto em segurança quanto em velocidade — e é exatamente por isso que pesquisadores do Ethereum estão fazendo uma comparação lado a lado, em vez de encerrar a questão por padrão. A análise restringe o campo a cinco opções: SHA-2, SHA-3/Keccak, BLAKE2, BLAKE3 e uma variante modificada do SHA-2.
SHA-2, sua variante e SHA-3/Keccak: velocidade versus margem de segurança
O SHA-2 é rápido e já passou por batalhas, mas não é, por si só, um oráculo aleatório por causa de uma vulnerabilidade bem conhecida de extensão de comprimento herdada de sua construção Merkle-Damgård. Uma variante corrigida do SHA-2 fecha a lacuna de indistinguibilidade enquanto mantém grande parte da criptoanálise original, embora quebre a compatibilidade com o padrão e exija um valor de inicialização não padrão.
SHA-3/Keccak, por outro lado, traz uma alta margem de segurança graças à sua construção em esponja, tendo sobrevivido anos de criptoanálise sem uma quebra prática. Essa segurança tem um custo: o grande estado interno do SHA-3 o torna notavelmente mais lento tanto nativamente quanto dentro de circuitos de prova, em comparação com o SHA-2 e a família BLAKE.
A questão da compatibilidade entre BLAKE2, BLAKE3 e o Keccak do Ethereum
O BLAKE2 está entre as funções hash mais rápidas disponíveis e inclui uma função de compressão comprovadamente indistinguível, fornecendo uma base formal de segurança que o SHA-2 não tem. O lado negativo é o escrutínio: existem menos de 10 artigos de criptoanálise sobre o BLAKE2, muito menos do que a cobertura desfrutada pelo SHA-2 ou pelo SHA-3. O BLAKE3 empurra o desempenho aproximadamente 40% adiante ao reduzir o design de 10 rodadas para 7 e alterar as operações do cifrador de bloco interno, mas essas mudanças eliminam completamente a prova de indistinguibilidade e quebram a compatibilidade com a criptoanálise anterior do BLAKE2, o que significa que sua segurança precisa ser reavaliada do zero.
Um detalhe adicional afeta especificamente o Ethereum: a implementação da rede de Keccak difere do SHA-3 padronizado em seu esquema de padding. Ambas as versões são igualmente seguras em seus próprios termos, mas não são interoperáveis em nenhuma direção, o que adiciona uma camada de complexidade de implementação que clientes do Ethereum tiveram que contornar.
Segurança, desempenho e a classificação baseada em risco
Quando dados de segurança e de desempenho são colocados lado a lado, os trade-offs ficam mais nítidos do que qualquer métrica isolada sugere. Cada candidato se protege contra ataques de colisão e pré-imagem de formas diferentes, e cada um se comporta de maneira muito distinta quando entram em cena benchmarks reais de hardware.
Resistência a colisão e a pré-imagem sob escrutínio
A resistência a ataques de colisão e de pré-imagem é onde o histórico de criptoanálise separa os candidatos com mais clareza. Os ataques ao SHA-2 continuam longe de serem práticos, deixando uma margem confortável. O SHA-3 enfrentou apenas ataques limitados de colisão e pré-imagem, reforçando sua reputação de uma ampla margem de segurança. O BLAKE2s não tem ataques publicados de colisão ou quase-colisão para o hash completo. A estrutura do BLAKE3 já foi testada com menos tentativas de criptoanálise até agora, deixando sua resistência de longo prazo menos analisada do que a do seu irmão mais velho.
Resultados de benchmark e onde cada função hash se classifica
Velocidade bruta conta uma história bem diferente de escrutínio de segurança. Em hashing de mensagens longas, o BLAKE3 é o mais rápido do grupo, enquanto o SHA-3 é o mais lento entre os principais candidatos testados. Essa diferença ilustra a tensão no cerne do debate de segurança criptográfica do Ethereum: a opção mais rápida não é a mais escrutinada, e a opção mais escrutinada não é a mais rápida.
Ao pesar a fiscalização de segurança versus desempenho, a classificação de minimização de risco coloca o SHA-3 em primeiro lugar, com BLAKE2s e a variante do SHA-2 empatados em segundo e terceiro. O BLAKE3 fica mais abaixo na lista, refletindo seu histórico mais curto de criptoanálise independente, apesar de um desempenho bruto forte. Na prática, esse enquadramento mostra por que a escolha não é puramente técnica — é uma aposta sobre quanto a rede dá peso a anos de escrutínio público versus quanto ela valoriza cortar milissegundos em cada chamada de hash.
A implicação mais ampla é que a decisão do Ethereum sobre o hash pós-Poseidon agora depende menos de eficiência em circuitos de prova e mais de quanta margem de risco criptográfico o protocolo está disposto a assumir em troca de velocidade — um trade-off que provavelmente continuará evoluindo à medida que BLAKE2 e BLAKE3 atraiam mais criptoanálise independente com o tempo.
FAQ
Por que o Ethereum não exige mais funções hash amigáveis a circuitos?
Como o sistema de provas pós-quântico Flock para circuitos binários elimina a necessidade de hashes específicos e amigáveis a circuitos.
Quais são os principais usos de funções hash no Ethereum hoje?
Funções hash são usadas para assinaturas da camada de consenso, agregando assinaturas com provas pós-quânticas, construindo a árvore de estado, provas de zkVM e assinaturas da camada de execução.
Como SHA-2 e SHA-3 se comparam em contextos do Ethereum?
O SHA-2 é rápido e já foi testado em combate, mas sofre com a vulnerabilidade de extensão de comprimento; já o SHA-3 tem uma margem de segurança maior, porém desempenho nativo e em circuitos mais lento.
Quais são as principais vantagens e desvantagens de BLAKE2 e BLAKE3?
O BLAKE2 é rápido e tem componentes de segurança comprováveis, mas menos criptoanálise; o BLAKE3 é mais rápido, porém não tem uma prova de indistinguibilidade e não é compatível com a criptoanálise retrospectiva.
Artigo produzido com a assistência de inteligência artificial e revisado pela equipe editorial.