룩셈부르크대학·레이어제로랩스 연구진이 영지식증명에 쓰이는 대수적 치환 알고리즘 포세이돈(Poseidon)에 대한 새로운 암호분석 기법을 발표했다. 특별히 설계된 라운드 상수 의존 MDS 행렬을 활용해 초기 전체 라운드를 통과하면서도 차수가 늘지 않는 '유한 부분공간 트레일'에 도달하는 방법을 제시했으며, 이를 '풀라운드 흡수(full-round absorption)'라 명명했다. 코알라베어(KoalaBear) 파라미터에서 예상 차수 3의 28제곱 대신 3의 10제곱만으로 완전한 CICO-2 해를 구성해 실질적 공격 사례를 입증했다. 연구팀은 이 구성을 CICO-k로 일반화하고 트레일 차원과 행렬 이미지에 대한 한계도 도출했다. 영지식증명 시스템에서 널리 쓰이는 포세이돈 해시의 안전성 평가에 중요한 시사점을 준다.
- •포세이돈 치환의 부분 라운드에서 차수가 증가하지 않는 '유한 부분공간 트레일'에 도달하는 방법 제시
- •라운드 상수에 의존하는 MDS 행렬을 구성해 초기 전체 라운드를 재매개변수화하는 '풀라운드 흡수' 기법 고안
- •코알라베어 인스턴스에서 예상 차수 3^28 대신 3^10만으로 완전한 CICO-2 해 도출
- •CICO-k로 일반화, 트레일 차원과 행렬 이미지 경계 조건도 제시
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Slipway: Accessing Finite Subspace Trails in Poseidon
- 1.Poseidon 해시의 전체 라운드 구간을 재매개변수화로 통과시키는 '전체라운드 흡수' 공격 기법 제시
- 2.KoalaBear 인스턴스(t,α,R_F,R_P)=(16,3,8,20)에서 초반 4라운드+파셜 14라운드가 차수를 증가시키지 않음을 실증
- 3.출력 차수가 기대치 3^28 대신 3^10에 불과, 완전 라운드 Poseidon 인스턴스의 CICO-2 해를 완전 도출
- 4.설계자의 MDS 행렬 검증을 모두 통과하면서도 유한 트레일을 노출시키는 구체적 행렬 제시, CICO-k로 일반화
왜 중요한가?
영지식 증명 시스템에서 널리 쓰이는 Poseidon 해시의 안전 마진을 실제로 잠식하는 구체적 반례를 제시해, zk 프로토콜 설계자들이 파라미터 선택 시 재검토해야 할 구체적 취약 지점을 드러낸다.
본문 미리보기
Poseidon is an algebraic permutation designed for efficient use in proof systems. Its nonlinear layer consists of power-map S-boxes. In a full round, the S-box is applied to every state coordinate; in a partial round, it is applied to only one coordinate, reducing the arithmetization cost. Each round also applies an MDS linear layer to diffuse information across the state. To study algebraic degree, we let the input depend on variables and follow the resulting family of states through the per
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