Poseidon Hash

Apa Itu Poseidon Hash?

Poseidon Hash adalah fungsi hash kriptografis yang dirancang agar efisien di dalam sistem zero-knowledge proof dan aplikasi blockchain lain yang menggunakan sirkuit aritmetika pada finite field.

Di dunia kripto, Poseidon dikenal sebagai hash yang ramah ZK karena dapat dihitung dengan lebih sedikit batasan sirkuit dibandingkan banyak fungsi hash tradisional ketika digunakan di dalam SNARK, STARK, Bulletproofs, dan sistem proof terkait.

Fungsi hash kriptografis menerima data input dan menghasilkan output berukuran tetap yang seharusnya sulit dibalik, sulit dicari tabrakannya, dan sulit diprediksi tanpa menghitung fungsi dengan benar.

Poseidon berbeda dari fungsi hash serbaguna seperti SHA-256 atau SHA-3 karena dibangun berdasarkan operasi aritmetika yang lebih murah untuk dibuktikan di dalam sirkuit zero-knowledge.

Makalah Poseidon yang dipresentasikan di USENIX Security 2021 menjelaskan bahwa Poseidon bekerja secara native dengan objek finite field dan dapat menggunakan jauh lebih sedikit batasan per bit pesan daripada Pedersen Hash dalam pengaturan yang diteliti.

Poseidon umum digunakan untuk Merkle tree, commitment, nullifier, pembaruan status privat, struktur data yang ramah proof, dan aplikasi blockchain yang perlu melakukan hashing di dalam sirkuit proof.

Poseidon Hash bukan token, wallet, mekanisme konsensus, produk exchange, ataupun algoritma mining.

Cara paling sederhana untuk memahami Poseidon Hash adalah sebagai fungsi hash yang dirancang untuk lingkungan matematika zero-knowledge proof, bukan untuk hashing biasa yang hanya menggunakan CPU.

Mengapa Poseidon Hash Penting di Kripto

Poseidon Hash penting karena banyak sistem kripto perlu membuktikan bahwa data di-hash dengan benar tanpa mengungkapkan data privat itu sendiri.

Zero-knowledge proof berguna di blockchain karena memungkinkan pengguna membuktikan fakta tentang saldo, identitas, transaksi, keanggotaan, atau komputasi tanpa mengungkapkan semua detailnya secara publik.

Namun, setiap operasi di dalam zero-knowledge proof memiliki biaya.

Jika fungsi hash mahal untuk dijalankan di dalam sirkuit, proof dapat menjadi lebih lambat, lebih besar, lebih mahal, atau tidak praktis bagi pengguna.

Fungsi hash tradisional seperti SHA-256 dan Keccak sangat tepercaya dan banyak digunakan, tetapi sangat mengandalkan operasi bitwise yang mahal untuk direpresentasikan di dalam banyak sistem proof aritmetika.

Poseidon dibuat untuk mengatasi masalah ini dengan menggunakan operasi yang secara alami cocok dengan finite field, seperti penjumlahan, perkalian, S-box bergaya eksponensiasi, dan pencampuran matriks.

Hal ini membuat Poseidon berguna untuk transaksi yang menjaga privasi, ZK rollup, proof identitas, komputasi terverifikasi, smart contract privat, dan sistem scaling berbasis proof.

Bagi developer kripto, Poseidon dapat mengurangi biaya pembuktian ketika hashing menjadi bagian besar dari sirkuit.

Bagi pengguna, hal ini dapat membantu membuat aplikasi privasi dan scaling menjadi lebih cepat, murah, dan praktis.

Bagaimana Poseidon Hash Bekerja

Poseidon biasanya dijelaskan sebagai hash berbasis sponge yang dibangun dari permutasi pada prime field.

Konstruksi sponge menyerap data input ke dalam status internal, lalu mengeluarkan output hash.

Status internal terdiri atas elemen field, bukan byte biasa.

Elemen field adalah angka dalam finite field matematis, yaitu lingkungan yang sama dengan yang digunakan banyak sirkuit proof ZK.

Poseidon menerapkan serangkaian ronde pada status internal ini.

Setiap ronde biasanya menggabungkan konstanta ronde, operasi S-box nonlinear, dan pencampuran linear melalui matriks MDS atau struktur matriks yang dioptimalkan.

Spesifikasi Poseidon Filecoin menjelaskan parameter Poseidon seperti prime field, tingkat keamanan, ukuran status, eksponen S-box, ronde penuh, ronde parsial, konstanta ronde, dan matriks MDS.

Dalam ronde penuh, S-box diterapkan ke setiap elemen pada status.

Dalam ronde parsial, S-box hanya diterapkan ke sebagian status. Cara ini mengurangi biaya dengan tetap berupaya mempertahankan keamanan.

Setelah jumlah ronde yang memadai, status akhir digunakan untuk menghasilkan output hash.

Apa yang Membuat Poseidon Ramah ZK?

Poseidon ramah ZK karena operasinya murah untuk direpresentasikan dalam sirkuit aritmetika.

Banyak sistem zero-knowledge proof merepresentasikan komputasi sebagai batasan pada finite field.

Penjumlahan dan perkalian sederhana pada field tersebut biasanya jauh lebih murah daripada rotasi tingkat bit, XOR bitwise, dan logika Boolean.

SHA-256 sangat baik untuk banyak penggunaan blockchain, tetapi tidak dirancang untuk meminimalkan batasan sirkuit aritmetika.

Sejak awal, Poseidon dirancang dengan mempertimbangkan batasan tersebut.

Artinya, Merkle tree berbasis Poseidon dapat jauh lebih murah untuk dibuktikan dibandingkan Merkle tree yang menggunakan hash yang kurang ramah sirkuit di banyak sistem ZK.

Karena itu, Poseidon dapat mengurangi waktu pembuktian dan penggunaan memori, serta terkadang biaya verifikasi on-chain, bergantung pada sistem proof dan implementasinya.

Benchmark 2024 mengenai fungsi hash ramah ZK dan sistem pembuktian SNARK menemukan bahwa Poseidon dan Poseidon2 menunjukkan performa yang kuat dalam waktu eksekusi dan penggunaan memori untuk sirkuit Merkle tree yang diuji.

Manfaat praktis Poseidon bergantung pada field, bahasa sirkuit, set parameter, sistem proof, kualitas implementasi, dan asumsi keamanan.

Poseidon efektif karena dirancang agar sesuai dengan lingkungan pembuktian ZK, bukan untuk melawannya.

Poseidon Hash dan Finite Field

Finite field adalah sistem matematika dengan jumlah elemen tetap, tempat penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian mengikuti aturan yang terkendali.

Banyak sistem proof ZK melakukan komputasi pada finite field karena persamaan proof dibangun dari aritmetika field.

Poseidon menerima elemen field sebagai input dan menghasilkan elemen field sebagai output.

Hal ini berbeda dari fungsi hash berorientasi byte pada umumnya yang memperlakukan data sebagai string biner.

Dokumentasi Poseidon Circom menjelaskan bahwa konstruksi sponge Poseidon menerima input dari prime field dan menghasilkan satu elemen output dari field yang sama.

Bagi developer, ini berarti data sering kali perlu dikodekan dengan cermat sebelum di-hash menggunakan Poseidon.

Alamat wallet, ID token, jumlah, nonce, atau pesan mungkin perlu dikonversi menjadi satu atau beberapa elemen field yang valid.

Jika dua sistem mengodekan data yang sama dengan cara berbeda, keduanya dapat menghasilkan hash Poseidon berbeda meskipun menggunakan algoritma tingkat tinggi yang sama.

Karena itu, pemilihan field, pengodean, pemisahan domain, dan pemilihan parameter sangat penting dalam sistem kripto berbasis Poseidon.

Poseidon Hash dan Merkle Tree

Merkle tree merupakan salah satu penggunaan Poseidon Hash yang paling umum di kripto.

Merkle tree menggabungkan banyak potongan data menjadi satu hash root yang nantinya dapat digunakan untuk membuktikan keanggotaan secara efisien.

Dalam aplikasi ZK, pengguna dapat membuktikan bahwa note, commitment identitas, catatan saldo, atau entri allowlist tercakup dalam Merkle tree tanpa mengungkapkan semua entri di dalamnya.

Jika setiap tingkat tree menggunakan fungsi hash tradisional yang mahal di dalam sirkuit, proof akan menjadi lebih mahal.

Jika setiap tingkat menggunakan Poseidon, proof keanggotaan yang sama sering kali dapat dibuat dengan biaya lebih rendah.

Inilah sebabnya Poseidon sering digunakan dalam sistem transaksi privat, sistem identitas, kumpulan nullifier, state tree, dan struktur proof terkait rollup.

Hash Merkle tree harus tahan terhadap collision karena dua leaf atau jalur berbeda seharusnya tidak dapat menghasilkan root yang sama dalam serangan praktis.

Karena itu, keamanan Poseidon berdampak langsung ketika digunakan untuk melindungi commitment, proof keanggotaan, dan klaim status aset.

Developer sebaiknya tidak sembarangan mengganti parameter Poseidon di dalam Merkle tree karena semua pihak harus menyepakati fungsi hash yang persis sama untuk memverifikasi root yang sama.

Poseidon Hash dan Commitment

Commitment memungkinkan pengguna mengunci suatu nilai tanpa langsung mengungkapkannya.

Di kripto, commitment digunakan dalam transfer privat, sistem identitas, sealed bid, voting, skema nullifier, dan status smart contract privat.

Poseidon dapat digunakan untuk menghitung commitment di dalam sirkuit ZK karena pengguna dapat membuktikan bahwa input privat yang diketahuinya menghasilkan hash commitment publik.

Sebagai contoh, pengguna dapat merahasiakan nilai rahasia dan salt, lalu hanya menerbitkan hasil hash Poseidon.

Dokumentasi Mina tentang input privat dan fungsi hash menunjukkan penggunaan Poseidon untuk meng-hash input field sambil merahasiakan input tersebut dalam contoh zkApp.

Pola ini umum digunakan karena proof dapat menunjukkan bahwa pengguna mengetahui data tersembunyi tanpa mengungkapkan data tersebut on-chain.

Namun, keamanan commitment hanya sebaik entropi input, penggunaan salt, pemisahan domain, dan implementasinya.

Jika nilai yang di-commit mudah ditebak, penyerang dapat melakukan hashing terhadap nilai yang mungkin lalu membandingkan outputnya.

Salt acak dan pengodean input yang dirancang dengan baik membantu mengurangi risiko ini.

Poseidon Hash dan Nullifier

Nullifier adalah nilai yang digunakan untuk mencegah penggunaan ganda atau penggunaan berulang tanpa mengungkapkan note atau identitas privat yang asli.

Dalam sistem kripto yang berfokus pada privasi, pengguna dapat membuktikan bahwa mereka memiliki note privat yang valid lalu mengungkapkan nullifier untuk menunjukkan bahwa note tersebut telah digunakan.

Poseidon dapat digunakan untuk menghasilkan nullifier di dalam sirkuit karena mampu meng-hash data note rahasia secara efisien.

Sistem publik memeriksa apakah nullifier tersebut pernah muncul sebelumnya.

Proof privat menunjukkan bahwa nullifier diturunkan dengan benar dari rahasia yang valid.

Dengan demikian, sistem dapat mencegah penggunaan ganda sekaligus menjaga privasi commitment asli.

Jika hashing nullifier lemah, sistem privasi dapat rentan terhadap serangan penggunaan ganda, keterkaitan identitas, atau pemalsuan.

Jika pengodean nullifier tidak konsisten, pengguna dapat menghasilkan proof yang tidak valid atau pembaruan status yang tidak kompatibel.

Poseidon berguna dalam hal ini karena logika nullifier dan commitment dapat memerlukan banyak operasi hash berulang di dalam sirkuit proof.

Poseidon Hash dan ZK Rollup

ZK rollup menggunakan zero-knowledge proof atau validity proof untuk membuktikan bahwa kumpulan transaksi off-chain telah dieksekusi dengan benar.

Rollup sering memerlukan fungsi hash untuk state tree, account tree, commitment transaksi, nullifier, agregasi proof, dan commitment data.

Poseidon dapat mengurangi biaya operasi yang banyak menggunakan hash tersebut di dalam sistem pembuktian.

EIP-5988 Ethereum mengusulkan precompile Poseidon untuk meningkatkan interoperabilitas antara EVM dan ZK rollup atau validity rollup.

Menurut halaman EIP yang tersedia saat ini, EIP-5988 berstatus Stagnant dan belum menjadi precompile aktif di mainnet Ethereum.

Hal ini penting karena jika layer dasar tidak mendukung Poseidon secara native, kontrak mungkin perlu memverifikasi Poseidon melalui logika khusus yang lebih mahal atau menggunakan jalur verifikasi proof lainnya.

Precompile native dapat membuat sejumlah pola interoperabilitas ZK lebih murah, tetapi juga memerlukan pemilihan parameter dan peninjauan keamanan yang cermat.

Dengan demikian, peran Poseidon dalam rollup bersifat teknis sekaligus terkait ekosistem.

Poseidon Hash vs SHA-256

Poseidon dan SHA-256 sama-sama fungsi hash kriptografis, tetapi dioptimalkan untuk lingkungan yang berbeda.

SHA-256 banyak digunakan di Bitcoin, tanda tangan digital, integritas file, dan berbagai sistem keamanan umum.

SHA-256 telah matang, banyak diteliti, dan efisien pada perangkat keras biasa.

Poseidon lebih baru dan dioptimalkan untuk aritmetika finite field di dalam sistem proof ZK.

Ketika blockchain membutuhkan hash serbaguna di luar sirkuit proof, SHA-256 atau SHA-3 mungkin menjadi pilihan yang lebih dikenal.

Ketika sirkuit ZK perlu membuktikan banyak operasi hash, Poseidon mungkin jauh lebih murah.

Ini bukan berarti Poseidon otomatis lebih baik daripada SHA-256 untuk semua penggunaan.

Artinya, Poseidon dapat lebih baik untuk efisiensi sirkuit ZK ketika sistem dirancang sesuai parameter dan asumsi keamanannya.

Sistem kripto yang dirancang dengan cermat memilih fungsi hash yang sesuai dengan model ancaman, kebutuhan kompatibilitas, persyaratan performa, dan tingkat kematangannya.

Poseidon Hash vs Keccak dan SHA-3

Keccak dan SHA-3 adalah desain hash berbasis sponge yang digunakan dalam banyak aplikasi kriptografi.

Standar NIST FIPS 202 menetapkan keluarga SHA-3 dan fungsi output yang dapat diperpanjang SHAKE berbasis Keccak.

Keccak penting di dunia kripto karena sejumlah sistem blockchain menggunakan hashing bergaya Keccak untuk alamat, data transaksi, log, dan operasi smart contract.

Poseidon juga menggunakan pendekatan mirip sponge, tetapi dibangun di atas finite field dan dirancang untuk sistem proof, bukan hashing umum yang berorientasi byte.

Keccak dan SHA-3 lebih terstandardisasi dan matang untuk penggunaan kriptografi umum.

Poseidon lebih khusus untuk sirkuit ZK dan komputasi terverifikasi.

Halaman proyek fungsi hash NIST mencantumkan algoritma hash yang disetujui seperti keluarga SHA-2 dan SHA-3. Poseidon tidak boleh digambarkan sebagai pengganti umum yang disetujui NIST untuk standar tersebut.

Developer sebaiknya tidak menggunakan Poseidon hanya karena terdengar modern.

Poseidon sebaiknya digunakan ketika aplikasi benar-benar mendapat manfaat dari efisiensi sirkuit aritmetika dan memiliki implementasi yang telah ditinjau.

Poseidon Hash vs Pedersen Hash

Pedersen Hash telah digunakan di beberapa sistem privasi dan ZK karena memiliki sifat aljabar yang berguna dan dapat efisien dalam sejumlah pengaturan kurva eliptik.

Poseidon dirancang agar lebih efisien daripada Pedersen Hash dalam banyak penggunaan sirkuit aritmetika.

Makalah Poseidon dari USENIX melaporkan bahwa dalam pengaturan yang diteliti, Poseidon dapat menggunakan jauh lebih sedikit batasan per bit pesan daripada Pedersen Hash.

Inilah salah satu alasan utama Poseidon menjadi populer di sistem ZK yang membutuhkan banyak operasi hash.

Namun, Pedersen Hash dan Poseidon memiliki struktur, asumsi, dan persyaratan implementasi yang berbeda.

Proyek tidak boleh mengganti salah satunya dengan yang lain tanpa memeriksa kompatibilitas, proof keamanan, pilihan parameter, dan riwayat audit.

Sistem lama mungkin tetap menggunakan Pedersen Hash karena mengganti fungsi hash dapat merusak commitment, Merkle root, dan verifikasi proof yang sudah ada.

Sistem yang lebih baru dapat memilih Poseidon ketika efisiensi sirkuit menjadi tujuan utama desain.

Pilihan terbaik bergantung pada prioritas sistem, baik kematangan, kompatibilitas, biaya sirkuit, maupun fleksibilitas upgrade.

Poseidon Hash vs MiMC dan Rescue

MiMC, Rescue, dan Poseidon adalah contoh fungsi hash yang dirancang dengan mempertimbangkan aritmetika ramah proof.

MiMC menggunakan struktur sederhana dan telah digunakan dalam penelitian serta implementasi ZK.

Rescue juga dirancang untuk hashing berorientasi aritmetisasi.

Poseidon menjadi populer karena menawarkan performa kuat dalam banyak pengaturan sirkuit praktis dan mendukung berbagai konfigurasi finite field.

Benchmark 2024 untuk hash ramah ZK menemukan bahwa Poseidon dan Poseidon2 termasuk yang berkinerja paling baik dalam konfigurasi dan tahap pembuktian yang diuji.

Ini bukan berarti Poseidon selalu unggul di setiap sirkuit, sistem proof, field, atau lingkungan perangkat keras.

Performa dapat berubah bergantung pada aritas, ukuran field, batasan, bahasa implementasi, compiler, backend pembuktian, dan chain sasaran.

Tim yang berfokus pada keamanan sebaiknya membandingkan beberapa kandidat, bukan berasumsi bahwa satu hash ramah ZK selalu menjadi yang terbaik.

Poseidon penting karena banyak diteliti dan digunakan, bukan karena semua alternatif sudah usang.

Poseidon Hash dan Poseidon2

Poseidon2 adalah versi Poseidon yang lebih baru dan dioptimalkan untuk meningkatkan performa, dengan tujuan umum hashing ramah ZK yang sama.

Makalah Poseidon2 menyajikan Poseidon2 sebagai versi fungsi hash Poseidon yang lebih cepat.

Proyek ZK modern dapat mengevaluasi Poseidon2 ketika membutuhkan biaya pembuktian lebih rendah, hashing Merkle yang lebih cepat, atau efisiensi lebih baik pada stack pembuktian yang lebih baru.

Poseidon2 tidak membuat setiap implementasi Poseidon yang sudah ada menjadi usang.

Sistem yang sudah ada mungkin bergantung pada parameter Poseidon asli untuk kompatibilitas dengan Merkle root, proof, kontrak, wallet, atau commitment status lama.

Peralihan dari Poseidon ke Poseidon2 merupakan migrasi protokol, bukan sekadar refaktor perangkat lunak sederhana.

Untuk desain baru, Poseidon2 layak dipelajari bersama Poseidon asli dan hash ramah ZK lainnya.

Untuk desain yang sudah berjalan, kompatibilitas dan riwayat audit mungkin lebih penting daripada kecepatan mentah.

Protokol kripto sebaiknya menjelaskan dengan jelas apakah menggunakan Poseidon, Poseidon2, atau varian lain karena nama yang mirip dapat menghasilkan output berbeda.

Parameter Poseidon Hash

Poseidon bukan satu fungsi universal dengan satu output universal untuk setiap blockchain.

Poseidon adalah keluarga instans hash yang ditentukan oleh parameter.

Parameter penting mencakup modulus prime field, tingkat keamanan, lebar status, rate, kapasitas, eksponen S-box, jumlah ronde penuh, jumlah ronde parsial, konstanta ronde, dan matriks MDS.

Halaman EIP-5988 mencantumkan parameter seperti modulus prime field, tingkat keamanan, eksponen S-box, rate input, ukuran status, ronde penuh, ronde parsial, dan pengodean input.

Proyek berbeda dapat memilih parameter Poseidon yang berbeda sesuai dengan field, sistem proof, tingkat keamanan, dan kebutuhan performanya.

Fleksibilitas ini bermanfaat, tetapi juga memiliki risiko.

Jika dua sistem sama-sama menyatakan menggunakan Poseidon tetapi memilih parameter berbeda, input yang sama dapat menghasilkan hash berbeda.

Jika sistem memilih parameter yang lemah, asumsi keamanannya dapat gagal.

Developer sebaiknya menggunakan set parameter yang telah ditinjau dengan baik dan vektor pengujian, bukan membuat parameter sendiri secara sembarangan.

Pemisahan Domain dalam Poseidon Hash

Pemisahan domain berarti memastikan fungsi hash yang sama tidak digunakan kembali secara tidak sengaja untuk dua tujuan berbeda dengan cara yang menimbulkan ambiguitas atau risiko serangan.

Sebagai contoh, protokol dapat menggunakan Poseidon untuk leaf Merkle, node internal Merkle, commitment, nullifier, dan pengenal akun.

Jika input tidak dipisahkan dengan tag, prefiks, aturan aritas, atau pengodean terstruktur, dua jenis data berbeda dapat di-hash menjadi format yang sama.

Hal ini dapat menimbulkan perilaku yang membingungkan atau tidak aman.

Pemisahan domain membantu memastikan hash untuk satu tujuan tidak disalahartikan sebagai hash untuk tujuan lain.

Dalam sistem Poseidon, pemisahan domain dapat dilakukan dengan menambahkan tag domain ke status, menggunakan konstanta berbeda, memakai aritas berbeda, atau menggunakan format input terstruktur.

Metode pastinya harus ditentukan dalam spesifikasi protokol.

Developer sebaiknya tidak mengandalkan komentar informal atau asumsi frontend untuk pemisahan domain.

Ketika Poseidon melindungi aset, format input harus tepat dan dapat diverifikasi.

Properti Keamanan Poseidon Hash

Poseidon ditujukan untuk menyediakan properti fungsi hash kriptografis standar seperti collision resistance, preimage resistance, dan second preimage resistance dengan parameter yang dipilih.

Collision resistance berarti secara komputasional akan sangat sulit menemukan dua input berbeda yang menghasilkan output sama.

Preimage resistance berarti secara komputasional akan sangat sulit menemukan input yang menghasilkan output tertentu.

Second preimage resistance berarti secara komputasional akan sangat sulit menemukan input kedua yang cocok dengan hash dari input yang diketahui.

Referensi fungsi hash NIST menjelaskan properti ini sebagai properti yang diharapkan dari fungsi hash yang disetujui, meskipun Poseidon sendiri tidak tercantum sebagai hash serbaguna yang disetujui NIST.

Untuk Poseidon, properti tersebut bergantung pada parameter yang benar, implementasi yang tepat, pengodean yang aman, dan ketahanan terhadap serangan aljabar.

Inisiatif kriptanalisis Poseidon saat ini mendeskripsikan Poseidon dan Poseidon2 sebagai fungsi hash untuk komputasi terverifikasi serta menyoroti penelitian keamanan yang masih berlangsung.

Hal ini positif karena desain kriptografi yang lebih baru perlu mendapat pengawasan publik sebelum dipercaya untuk sistem bernilai tinggi.

Pengguna sebaiknya memandang Poseidon sebagai teknologi penting dan banyak digunakan, tetapi tetap lebih baru daripada fungsi hash tradisional yang telah digunakan selama puluhan tahun.

Risiko Penggunaan Poseidon Hash

Risiko pertama adalah pemilihan parameter yang keliru.

Set parameter yang lemah atau tidak standar dapat mengurangi margin keamanan atau merusak kompatibilitas dengan sistem lain.

Risiko kedua adalah kesalahan implementasi.

Bug kecil pada konstanta ronde, reduksi field, padding, lebar status, atau perkalian matriks dapat menghasilkan hash yang salah dan proof tidak valid.

Risiko ketiga adalah ambiguitas pengodean.

Cara berbeda mengemas byte menjadi elemen field dapat menghasilkan hash berbeda atau collision yang tidak aman pada lapisan aplikasi.

Risiko keempat adalah pemisahan domain yang tidak memadai.

Hash commitment, hash node Merkle, dan hash nullifier tidak boleh dicampur tanpa label atau struktur yang jelas.

Risiko kelima adalah menggunakan Poseidon secara berlebihan di luar lingkungan yang dituju.

Poseidon paling tepat sebagai hash ramah proof untuk sirkuit finite field, bukan sebagai pengganti universal bagi setiap fungsi hash tradisional.

Risiko keenam adalah risiko kematangan karena Poseidon lebih baru daripada SHA-2, SHA-3, dan Keccak.

Poseidon Hash dalam Smart Contract

Smart contract dapat berinteraksi dengan Poseidon melalui beberapa cara.

Kontrak dapat memverifikasi proof yang menggunakan Poseidon di dalam sirkuit off-chain.

Kontrak dapat menyimpan Merkle root berbasis Poseidon dan memeriksa output proof yang bergantung pada root tersebut.

Kontrak dapat memanggil implementasi Poseidon secara langsung jika platform menyediakannya dengan biaya yang cukup rendah.

Di chain berbasis EVM, menghitung Poseidon langsung di dalam kontrak dapat mahal jika tidak tersedia precompile native atau dukungan opcode yang dioptimalkan.

Itulah sebabnya EIP-5988 mengusulkan precompile Poseidon untuk Ethereum, meskipun halaman proposal saat ini berstatus Stagnant.

Tanpa primitif native, developer sering menjalankan komputasi Poseidon di dalam sirkuit ZK dan memverifikasi proof secara on-chain, alih-alih menghitung ulang setiap hash secara on-chain.

Beberapa sistem non-EVM atau yang native ZK menyediakan dukungan langsung yang lebih baik untuk hashing berbasis field.

Developer sebaiknya melakukan benchmark biaya gas, biaya proof, biaya verifier, dan asumsi keamanan sebelum menentukan tempat Poseidon dijalankan.

Arsitektur termurah tidak selalu merupakan arsitektur teraman.

Poseidon Hash di Wallet dan Aplikasi Pengguna

Wallet dan aplikasi pengguna dapat menggunakan Poseidon secara tidak langsung meskipun pengguna tidak pernah melihat istilah Poseidon.

Wallet privasi dapat menggunakan Poseidon untuk membuat commitment atau nullifier.

Aplikasi identitas ZK dapat menggunakan Poseidon untuk meng-hash atribut privat menjadi commitment yang ramah proof.

Game atau aplikasi sosial yang menggunakan proof ZK dapat memakai Poseidon untuk membuat commitment atas langkah, skor, kredensial, atau hak akses privat.

Pengguna mungkin hanya melihat permintaan transaksi, sedangkan aplikasi membuat hash Poseidon di balik layar.

Hal ini menimbulkan tantangan pengalaman pengguna karena pengguna tidak dapat dengan mudah memeriksa apakah input hash sudah benar.

Jika memungkinkan, wallet sebaiknya menampilkan arti transaksi dengan jelas, bukan hanya elemen field mentah.

Developer sebaiknya tidak meminta pengguna memercayai hash yang tidak dijelaskan saat menandatangani transaksi yang memindahkan aset.

Poseidon dapat melindungi privasi, tetapi desain wallet yang buruk tetap dapat membuat pengguna terkena phishing atau persetujuan berbahaya.

Poseidon Hash dan Interoperabilitas

Interoperabilitas sulit karena Poseidon memiliki banyak kemungkinan set parameter.

Dua sistem dapat sama-sama mendukung Poseidon tetapi tetap tidak kompatibel jika menggunakan field, lebar status, jumlah ronde, matriks MDS, aturan padding, atau tag domain yang berbeda.

Hal ini penting untuk bridge, rollup, wallet, light client, agregator proof, dan sistem identitas lintas blockchain.

Jika satu chain memverifikasi Poseidon root yang dihasilkan chain lain, kedua pihak harus menyepakati instans hash yang sama persis.

Jika wallet membuat commitment untuk suatu protokol, wallet harus menggunakan pengodean yang sama dengan verifier.

Jika sirkuit proof dan smart contract berbeda dalam satu parameter saja, verifikasi dapat gagal atau menjadi tidak aman.

Interoperabilitas memerlukan spesifikasi formal, vektor pengujian, library yang telah diaudit, dan nama parameter berversi.

Proyek sebaiknya tidak hanya menyatakan “kompatibel dengan Poseidon” tanpa menjelaskan instans Poseidon yang dimaksud.

Di dunia kripto, ketepatan sangat penting karena perbedaan satu bit dapat menentukan apakah proof valid atau tidak.

Poseidon Hash dan Audit

Audit sistem berbasis Poseidon memerlukan peninjauan kriptografis dan tingkat aplikasi.

Auditor harus memverifikasi bahwa proyek menggunakan set parameter Poseidon yang dikenal dan telah ditinjau.

Auditor harus memastikan output implementasi cocok dengan vektor pengujian tepercaya.

Auditor harus memastikan pengodean input tidak ambigu dan tidak dapat tertukar antar-domain.

Auditor harus memastikan elemen field diperiksa rentangnya jika diperlukan.

Auditor harus memastikan kode off-chain dan kode sirkuit menggunakan instans hash yang sama.

Auditor harus memastikan commitment, nullifier, dan node Merkle tree menggunakan pemisahan domain yang aman.

Auditor harus memastikan upgrade tidak mengubah fungsi hash secara diam-diam dan merusak status lama.

Untuk sistem bernilai tinggi, peninjauan kriptografis independen penting karena tinjauan kode umum mungkin tidak menemukan penyalahgunaan hash yang rumit.

Implementasi Poseidon yang benar hanya aman jika digunakan dengan benar di seluruh protokol.

Manfaat Poseidon Hash

Manfaat pertama Poseidon Hash adalah biaya sirkuit yang lebih rendah untuk banyak beban kerja hashing ZK.

Manfaat kedua adalah kompatibilitas native dengan aritmetika finite field yang digunakan banyak sistem proof.

Manfaat ketiga adalah kegunaannya untuk Merkle tree, commitment, nullifier, dan sistem status privat.

Manfaat keempat adalah fleksibilitas untuk berbagai field dan sistem proof.

Manfaat kelima adalah meningkatkan kepraktisan aplikasi kripto yang menjaga privasi.

Manfaat keenam adalah mengurangi beban prover ketika operasi hash mendominasi sirkuit.

Manfaat ketujuh adalah mendukung desain ZK rollup dan validity proof yang lebih efisien.

Manfaat kedelapan adalah memudahkan commitment atas input privat tanpa mengungkapkannya secara on-chain.

Manfaat kesembilan adalah memungkinkan developer membangun struktur data ramah proof yang lebih mahal jika menggunakan hash tradisional.

Manfaat kesepuluh adalah Poseidon telah menerima banyak perhatian penelitian, benchmarking, dan pekerjaan implementasi di ekosistem ZK.

Keterbatasan Poseidon Hash

Keterbatasan pertama adalah Poseidon lebih baru daripada fungsi hash tradisional seperti SHA-256, SHA-3, dan Keccak.

Keterbatasan kedua adalah Poseidon sensitif terhadap parameter sehingga satu implementasi mungkin tidak cocok dengan implementasi lainnya.

Keterbatasan ketiga adalah Poseidon bukan pengganti SHA-2 atau SHA-3 yang disetujui NIST untuk penggunaan umum.

Keterbatasan keempat adalah pengodean yang buruk dapat menimbulkan risiko di tingkat aplikasi meskipun desain hash-nya baik.

Keterbatasan kelima adalah dukungan smart contract dapat mahal atau tidak tersedia tanpa dukungan precompile native.

Keterbatasan keenam adalah interoperabilitas ekosistem dapat sulit karena sistem berbeda mungkin memilih field dan parameter berbeda.

Keterbatasan ketujuh adalah kriptanalisis masih berlangsung sehingga tim perlu mengikuti penelitian baru dan imbauan keamanan.

Keterbatasan kedelapan adalah peningkatan efisiensi Poseidon bergantung pada sistem proof dan desain sirkuit.

Keterbatasan kesembilan adalah developer nonahli dapat menyalahgunakan Poseidon dengan menyalin konstanta, mengubah aritas, atau melewatkan vektor pengujian.

Keterbatasan kesepuluh adalah Poseidon tidak melindungi pengguna dari phishing, kontrak berbahaya, wallet yang disusupi, atau tokenomics yang buruk.

Praktik Terbaik bagi Developer

Gunakan library Poseidon yang telah diaudit, bukan menulis implementasi baru dari awal.

Pilih set parameter yang telah ditinjau dengan baik dan sesuai dengan field serta sistem proof protokol.

Publikasikan parameter, tag domain, aritas, aturan padding, dan vektor pengujian secara tepat.

Gunakan pemisahan domain untuk berbagai fungsi seperti leaf, node internal, commitment, nullifier, dan hash pesan.

Pastikan kode off-chain, kode sirkuit, dan logika verifikasi on-chain menggunakan instans Poseidon yang sama.

Periksa rentang input jika sirkuit mengharapkan elemen field dari data byte yang dikodekan.

Lakukan benchmark Poseidon terhadap alternatif lain dalam sirkuit yang sebenarnya, bukan hanya mengandalkan klaim umum.

Rencanakan migrasi dengan cermat karena perubahan fungsi hash dapat membuat Merkle root dan commitment lama tidak valid.

Pantau pembaruan kriptanalisis dan tinjauan keamanan, terutama untuk protokol bernilai tinggi.

Jelaskan dengan terang jika sistem menggunakan Poseidon, Poseidon2, atau hash ramah ZK lainnya.

Praktik Terbaik bagi Pengguna

Pahami bahwa Poseidon biasanya merupakan alat kriptografi yang bekerja di balik layar, bukan sesuatu yang berinteraksi langsung dengan pengguna.

Gunakan aplikasi yang memiliki audit jelas, dokumentasi terbuka, dan alur wallet yang tepercaya.

Jangan berasumsi sebuah proyek aman hanya karena menyatakan menggunakan Poseidon.

Periksa apakah proyek menjelaskan perlindungan atas data privat, commitment, nullifier, dan Merkle root.

Berhati-hatilah terhadap aplikasi yang tidak dikenal dan meminta tanda tangan atau persetujuan tanpa menjelaskan fungsi transaksinya.

Ingat bahwa fungsi hash yang kuat tidak dapat memperbaiki smart contract yang lemah atau praktik kustodian yang tidak aman.

Jangan menggunakan kembali rahasia yang lemah dalam sistem commitment karena penyerang dapat menebak input dengan entropi rendah.

Gunakan salt acak jika desain aplikasi memerlukan commitment bersalt.

Ikuti panduan resmi wallet dan protokol saat melakukan upgrade antarversi hash atau sistem proof.

Perlakukan sistem privasi sebagai sistem yang penting bagi keamanan dan hindari alat eksperimental untuk aset bernilai tinggi kecuali risikonya benar-benar dipahami.

Kesalahpahaman Umum tentang Poseidon Hash

Salah satu kesalahpahaman adalah bahwa Poseidon merupakan versi SHA-256 yang lebih cepat untuk semua tujuan.

Poseidon terutama lebih cepat dalam konteks batasan sirkuit ZK, tidak selalu sebagai hash CPU serbaguna untuk setiap aplikasi.

Kesalahpahaman lainnya adalah bahwa semua implementasi Poseidon kompatibel.

Field, konstanta, lebar status, ronde, pengodean, dan tag domain yang berbeda dapat menghasilkan output berbeda.

Kesalahpahaman lainnya adalah bahwa Poseidon otomatis membuat sistem menjadi privat.

Poseidon dapat mendukung alat privasi, tetapi privasi juga bergantung pada desain sirkuit, penanganan metadata, perilaku wallet, kumpulan anonimitas, dan logika smart contract.

Kesalahpahaman lainnya adalah bahwa Poseidon bebas risiko karena digunakan banyak sistem ZK.

Poseidon berguna dan banyak diteliti, tetapi masih lebih baru daripada fungsi hash tradisional sehingga perlu digunakan dengan parameter dan audit yang cermat.

Kesalahpahaman lainnya adalah bahwa pengguna harus membandingkan hash Poseidon secara manual untuk memverifikasi keamanan.

Kebanyakan pengguna membutuhkan wallet yang dirancang dengan baik dan protokol yang diaudit, bukan pemeriksaan hash mentah.

FAQ

Apa arti Poseidon Hash?

Poseidon Hash adalah fungsi hash kriptografis yang dirancang agar efisien di dalam sistem zero-knowledge proof dan sirkuit aritmetika finite field.

Mengapa Poseidon disebut ramah ZK?

Poseidon disebut ramah ZK karena menggunakan operasi aritmetika yang lebih murah untuk direpresentasikan di banyak sirkuit zero-knowledge proof daripada hash tradisional yang banyak menggunakan operasi bitwise.

Apakah Poseidon Hash sama dengan SHA-256?

Tidak. SHA-256 adalah hash tradisional serbaguna, sedangkan Poseidon dikhususkan untuk hashing yang efisien di dalam sistem proof ZK.

Apakah Poseidon Hash digunakan untuk Merkle tree?

Ya. Poseidon umum digunakan untuk Merkle tree dalam sistem ZK karena proof keanggotaan Merkle sering memerlukan banyak operasi hash berulang di dalam sirkuit.

Apakah Poseidon Hash digunakan untuk commitment?

Ya. Poseidon dapat digunakan untuk membuat commitment atas nilai privat sehingga pengguna dapat membuktikan bahwa mereka mengetahui input tersembunyi tanpa mengungkapkannya.

Apakah Poseidon Hash distandardisasi oleh NIST?

Tidak. Standar hash umum yang disetujui NIST mencakup keluarga SHA-2 dan SHA-3, sedangkan Poseidon adalah hash khusus yang ramah ZK, bukan pengganti umum yang disetujui NIST.

Apa itu Poseidon2?

Poseidon2 adalah versi Poseidon yang lebih cepat dan dioptimalkan untuk penggunaan hashing ramah ZK serupa.

Apakah Poseidon Hash dapat digunakan di smart contract?

Ya, tetapi komputasi langsung di smart contract dapat mahal kecuali platform menyediakan dukungan yang dioptimalkan, seperti precompile atau fungsi native.

Mengapa Poseidon memiliki parameter berbeda?

Poseidon merupakan keluarga instans hash. Parameter seperti modulus field, ukuran status, eksponen S-box, jumlah ronde, dan konstanta harus sesuai dengan sistem proof dan tingkat keamanan yang dituju.

Apakah dua sistem Poseidon dapat menghasilkan hash berbeda?

Ya. Dua sistem dapat menghasilkan hash berbeda untuk input yang sama jika menggunakan parameter, field, pengodean, aturan padding, atau tag domain yang berbeda.

Apakah Poseidon Hash aman?

Poseidon banyak diteliti dan digunakan dalam sistem ZK, tetapi keamanannya bergantung pada parameter yang benar, implementasi yang diaudit, pengodean yang aman, dan kriptanalisis yang terus berlangsung.

Apakah Poseidon Hash membuat aplikasi kripto menjadi privat dengan sendirinya?

Tidak. Poseidon dapat mendukung desain yang menjaga privasi, tetapi privasi memerlukan desain sirkuit yang benar, perilaku wallet yang aman, kumpulan anonimitas yang baik, dan rekayasa protokol yang cermat.

Kesimpulan

Poseidon Hash adalah fungsi hash kriptografis yang dibangun untuk aritmetika finite field yang digunakan sistem zero-knowledge proof.

Poseidon penting di kripto karena aplikasi ZK sering perlu meng-hash commitment, nullifier, jalur Merkle, input privat, dan data status di dalam sirkuit proof.

Dalam banyak lingkungan sirkuit, Poseidon dapat membuat operasi ini jauh lebih murah dibandingkan hash tradisional yang berorientasi pada operasi bitwise.

Efisiensi ini mendukung transaksi yang menjaga privasi, ZK rollup, sistem identitas, smart contract ramah proof, dan komputasi terverifikasi.

Poseidon bukan pengganti universal bagi SHA-256, Keccak, atau SHA-3 karena hash tradisional tersebut tetap matang dan penting untuk penggunaan kriptografi umum.

Keunggulan utama Poseidon terlihat ketika hashing perlu direpresentasikan di dalam sistem proof berbasis finite field.

Tantangan praktis terbesar adalah pemilihan parameter, ketepatan implementasi, pemisahan domain, aturan pengodean, dukungan smart contract, dan interoperabilitas ekosistem.

Developer sebaiknya menggunakan library yang telah diaudit, menerbitkan vektor pengujian, mendokumentasikan parameter secara tepat, dan mengikuti penelitian kriptografi terkini.

Pengguna sebaiknya memahami bahwa Poseidon biasanya merupakan komponen keamanan yang tidak terlihat dan menilai aplikasi berdasarkan kualitas audit keseluruhan, keamanan wallet, dan desain protokolnya.

Cara paling sederhana untuk memahami Poseidon Hash adalah sebagai hash ramah proof yang dirancang agar sistem kripto zero-knowledge lebih cepat dan praktis tanpa mengungkapkan data privat.