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以太坊量子抗性升级进度达20%,核心开发聚焦后量子安全路线图

以太坊已迈向量子抗性“20%”

以太坊基金会(EF)密码学研究员安东尼奥·桑索指出:“以太坊针对后量子安全制定了‘明确的计划’,涉及对执行、共识乃至数据blob的重大升级。”

桑索坚信,在量子计算真正构成威胁之前,区块链网络将早已具备抵御量子攻击的能力。

“作为以太坊基金会(EF)和以太坊社区,我们正大力推动这一议题,”他向Cointelegraph表示。

“研究部分可能早已完成,我们现在正进入实施阶段。我们坚信能够按计划时间表和截止日期完成任务。”

目前,EF已将后量子(PQ)安全确立为首要战略目标。1月24日,EF宣布组建由托马斯·科拉特格领导的专项团队。自2月4日起,Sanso将主持新的双周全体核心开发者会议,专门研讨后量子安全问题。

“这是一项规模庞大的工程。他解释说,以太坊的执行层、共识层和数据可用性层都需要进行升级。”

“当我们谈到实现后量子解决方案时,我们指的并不是某个单一环节——以太坊的所有主要宏观领域都需要进行迁移,”他表示。

“好消息是,我们已经为此努力了好几个月,甚至好几年了。因此,我们心中已经有了明确的计划,而且很可能在未来几年内付诸实施。”

距离终点线还剩五分之一路程

当被问及当前进展时,桑索表示,各层级解决方案的推进速度并不一致,“因此,并没有一个统一的百分比适用于全部三个层级。不过,粗略估计,大概已经完成了20%。”

新设立的双周电话会议将深入探讨不同技术路径的利弊。多客户后量子开发网络现已投入运行,一份详细的路径图也将尽快发布,旨在实现EF研究员贾斯汀·德雷克所设定的目标:即在“未来几年内全面过渡,且资金零损失、停机时间零”。

构建抗量子能力仅是‘精益以太坊’蓝图的一部分,该计划旨在利用零知识证明等技术,使以太坊网络更加高效、简洁且去中心化,同时强化其安全性。

与比特币的比较

相比之下,比特币社区对量子抗性改造的热情较为冷淡。从亚当·巴克到迈克尔·塞勒等业界领袖倾向于淡化紧迫性,他们认为量子计算机可能需要数年甚至数十年才能实际可用。

以太坊量子抗性突破20%

后量子时代的维塔利克·布特林出席DevConnect

尽管大多数以太坊交易存在潜在漏洞(Solana的情况尤为严峻),但比特币的修复方案相对简单,尽管面对大规模PQ签名仍是巨大挑战。

“从技术角度来看,迁移要简单一些,”桑索解释道,“但他们在人文层面可能会遇到问题……难以就该怎么做达成一致。”

“以太坊没有这个问题,但……从技术上讲,我们需要迁移的东西更多,”他表示,“我们面临的一个共同事实是,都需要更改执行交易的签名。不过,在我们遇到的诸多问题——包括执行层、共识层和数据可用性——当中,执行层是最容易解决的。”“那么,另外两个就稍微复杂一点了。”

如果量子计算机提前问世,会发生什么?

Sanso对量子计算机商用时间的最乐观预估为2030年代中期。他预计,精益以太坊项目的整体改造将在2028年至2032年间的某个时间点完成。

鉴于大型语言模型和零知识证明的出现都极具突然性(后者甚至远超预期),量子计算机或许能在区块链完全成熟前将其破解。

用户现在可以通过将以太币转移至全新的未使用地址来增强保护,因为此类操作不会泄露公钥(而量子计算机可利用肖尔算法反向推导出私钥)。

未来,结合账户抽象与后量子签名的智能钱包将成为保护ETH的主流方式。

“我们的想法是开发一种后量子算法,很可能是基于格或哈希的。而且,我们基本上会与账户抽象集成。”

PQ签名要大得多

在11月的DevConnect大会上,Zknox展示了一款支持后量子Dilithium签名的硬件钱包,该产品兼容以太坊现有基础设施。

来源:Zknox

然而,后量子签名的体积显著增加,即便是最轻量的Falcon签名,其大小也是当前椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)签名的10倍。

Sanso解释称,若用Solidity直接编码晶格解决方案,将产生巨额gas费用。目前已有以太坊改进提案(EIP)建议引入预编译功能,以便在核心协议层面自动处理此问题,从而提升效率并降低成本。

应对签名尺寸扩大至10倍的问题,可能需采取多种措施,例如利用ZK-STARKs技术压缩签名大小。

紧急量子升级

此外,维塔利克·布特林于2024年3月制定了一项应对量子攻击的应急方案,涉及一次硬分叉,允许持有者证明自己是特定地址的合法所有者,随后将资产转移至等额的PQ地址。

Sanso表示,该计划已取得实质性进展,团队正在研究如何利用零知识证明,让持有者安全地证明自己拥有某个地址的正确种子密钥。

“这是我们一直在积极推进的一项工作。希望这能成为一个展示这一成果的项目,无论是在戛纳EthCC还是在印度的Devcon上。”

根据批准的EIP情况,该系统也可能作为计划中向PQ签名切换机制的一部分。个人可证明其对某个地址的所有权,随后便可关闭账户中现有的易受量子攻击的ECDSA部分。

“我们提供了一项EIP,您可以自行启用,并声明:‘我将关闭EOA中的椭圆曲线部分。’这样一来,您的地址保持不变,而您要从地址中转出资金的唯一方式,就是结合账户抽象与这种种子证明。”

“可能,这将在下一次分叉中讨论,如果问我,我认为这是正确的方向。”

Sanso指出,纳入哪些EIP将由社区最终决定,这一过程将相当漫长。

他说,首次全体核心开发者PQ“分组讨论”会议定于2026年2月4日举行。

据德雷克表示,每两周一次的会议将“聚焦面向用户的安全性,涵盖专用预编译、账户抽象以及利用leanVM实现更长期的交易签名聚合。”

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