Ethereum Mengusulkan Keamanan Pasca-kuantum untuk $104 Miliar ETH yang Di-stake

Pengembang ethereum telah mengambil langkah awal untuk melindungi jaringan dari dampak potensial komputasi kuantum dengan mengusulkan desain ulang kontrak setoran validator blockchain. Perubahan yang direncanakan pada akhirnya dapat memungkinkan ethereum mengadopsi sistem kriptografi yang dirancang untuk tahan terhadap serangan kuantum, membantu melindungi sekitar $104 miliar nilai Ether yang di-stake.

Usulan tersebut diajukan pada hari Senin ke repositori Ethereum Improvement Proposal dengan designation sementara EIP-8394. Usulan ini akan menggantikan struktur kriptografis tetap kontrak setoran dengan kerangka yang lebih fleksibel yang dapat menyesuaikan berbagai ukuran kunci dan menyimpan informasi yang mengidentifikasi skema kriptografis yang digunakan untuk setiap setoran validator.

Sekitar 42,4 juta ETH saat ini terkunci dalam sistem staking Ethereum, dengan validator yang bergantung pada tanda tangan BLS berbasis kriptografi kurva eliptik.

Sistem ini sangat efisien karena memungkinkan sejumlah besar tanda tangan validator digabungkan menjadi satu tanda tangan terkompresi, mengurangi jumlah data yang diperlukan untuk mempertahankan mekanisme konsensus Ethereum.

Namun, efisiensi tersebut bisa menjadi kerentanan jika komputer kuantum mencapai tingkat kekuatan komputasi yang mampu menjalankan algoritma Shor. Mesin semacam itu berpotensi memecah asumsi matematis di balik kriptografi kurva eliptik dan memungkinkan penyerang untuk memalsukan kredensial validator.

Kontrak setoran ethereum yang ada membatasi secara tetap data kriptografi, mengizinkan kunci publik 48-byte dan metadata tanda tangan 96-byte. Parameter-parameter tersebut dirancang sekitar BLS dan meninggalkan sedikit ruang untuk skema kriptografi pasca-kuantum yang jauh lebih besar.

Dalam desain ulang yang diusulkan, kontrak akan mendukung kunci atau kredensial hingga 8.192 byte. Setiap setoran juga akan menentukan skema kriptografi yang digunakan, memungkinkan ethereum untuk memperkenalkan standar tambahan seiring waktu.

BLS awalnya akan diidentifikasi sebagai skema nol, sementara usulan peningkatan Ethereum masa depan dapat menetapkan opsi kriptografi tambahan.

Kontrak yang diusulkan akan memiliki tiga tahap operasi: dinonaktifkan, BLS diaktifkan, dan BLS ditarik.

Tahap terakhir akan secara permanen mencegah validator baru bergabung ke jaringan dengan kredensial BLS. Namun, validator yang sudah ada tidak akan langsung terdampak oleh transisi ini.

Proposal tersebut juga akan menghilangkan mekanisme pemrosesan setoran yang telah digunakan sejak Ethereum memperkenalkan staking pada 2022. Sebagai gantinya, fungsionalitas tersebut akan dipindahkan ke kerangka kerja yang lebih baru yang sudah bertanggung jawab atas penarikan validator dan pembaruan terkait validator lainnya.

Mengaktifkan kontrak yang didesain ulang akan memerlukan fork terkoordinasi yang melibatkan lapisan eksekusi dan konsensus Ethereum. Alamat kontrak akhir dan jadwal penyebaran belum ditentukan.

Thomas Coratger, salah satu dari tiga penulis proposal, mengatakan di X bahwa Ethereum dan bitcoin keduanya bergerak menuju tanda tangan berbasis hash sebagai solusi potensial untuk era pasca-kuantum.

Beberapa skema berbasis hash tanpa negara yang distandarkan oleh National Institute of Standards and Technology dapat memerlukan sekitar 8 KB per tanda tangan, secara luas sesuai dengan kapasitas yang diusulkan sebesar 8.192 byte.

Alternatif stateful yang lebih ringkas, sementara itu, bergantung pada penghitung yang memperkenalkan risiko keamanan sendiri. Menggunakan ulang kunci penandatanganan stateful sekali pun dapat berpotensi membahayakan kunci pribadi yang bersangkutan.

Seperti yang dicatat oleh Coratger, beralih ke kriptografi pasca-kuantum karena itu bukan sekadar soal mengganti satu algoritma dengan yang lain.

Usulan ini muncul di tengah meningkatnya peringatan tentang potensi dampak komputasi kuantum terhadap jaringan blockchain.

Penelitian yang diterbitkan oleh Google Quantum AI pada Maret mengidentifikasi lima jalur serangan kuantum potensial yang menargetkan ethereum. Studi ini memperkirakan bahwa lebih dari $100 miliar aset di seluruh dompet, sistem staking, kontrak pintar, dan jaringan lapisan-2 pada akhirnya dapat terpapar serangan kuantum.

Secara terpisah, perusahaan keamanan kuantum Project Eleven memperkirakan pada Mei bahwa kemungkinan mengembangkan mesin yang mampu memecahkan tanda tangan kurva eliptik bisa melebihi 50% pada tahun 2033, sambil mengidentifikasi tahun 2030 sebagai skenario awal yang mungkin.

Perusahaan juga memperkirakan bahwa lebih dari 65% seluruh ETH disimpan di alamat-alamat yang kunci publiknya sudah terlihat di blockchain, berpotensi meningkatkan eksposur mereka jika komputer kuantum menjadi mampu memanfaatkan standar kriptografi saat ini.

Usulan setoran validator hanya mewakili satu bagian dari strategi pasca-kuantum Ethereum yang lebih luas.

Sebuah proposal terpisah, EIP-8141, sedang dipertimbangkan untuk dimasukkan dalam upgrade Hegotá yang diharapkan terjadi akhir tahun ini. Proposal ini akan memungkinkan akun Ethereum standar untuk beralih ke skema kriptografi yang berbeda tanpa memerlukan pengguna untuk mentransfer aset mereka ke alamat dompet baru.

Secara bersama-sama, kedua usulan tersebut akan menangani kedua sisi ekosistem Ethereum: para validator yang bertanggung jawab atas keamanan jaringan dan pengguna biasa yang memegang aset di dalamnya.

Yayasan Ethereum telah menetapkan target sekitar tahun 2029 untuk menyelesaikan perubahan protokol inti yang diperlukan untuk mengatasi risiko komputasi kuantum.

Pendekatan ethereum menunjukkan bahwa jaringan memperlakukan komputasi kuantum sebagai risiko infrastruktur jangka panjang, bukan menunggu hingga teknologi ini menjadi cukup kuat untuk mengancam kriptografi yang ada. Kontrak setoran yang diusulkan sangat penting karena mengganti sistem kriptografi inti setelah serangan menjadi secara teknis feasible bisa jauh lebih merusak daripada mempersiapkan infrastruktur terlebih dahulu.

Namun, transisi ini tidak akan berjalan lancar. Tanda tangan pasca-kuantum umumnya memerlukan lebih banyak data dan dapat memperkenalkan trade-off operasional baru, sementara Ethereum harus mengoordinasikan perubahan di seluruh validator, pengguna, aplikasi, dan kedua lapisan protokolnya.

Masalah utama, oleh karena itu, bukan apakah Ethereum akhirnya dapat mengadopsi kriptografi tahan kuantum, tetapi apakah Ethereum dapat menyelesaikan transisi ini cukup awal tanpa mengorbankan efisiensi dan desentralisasi yang menjadi dasar jaringan saat ini. Jika komputasi kuantum berkembang lebih cepat dari yang diharapkan, kemampuan Ethereum untuk bermigrasi secara bertahap daripada bereaksi di bawah tekanan bisa menjadi salah satu ujian paling penting terhadap ketahanan jangka panjangnya.