Ethereum、ステークされたETH約1040億ドル分のポスト量子セキュリティを提案

Ethereumの開発者は、ブロックチェーンのバリデーター入金契約の再設計を提案することで、量子コンピューティングの潜在的な影響からネットワークを保護するための第一歩を踏み出しました。この計画された変更により、Ethereumは量子攻撃に耐えるように設計された暗号システムを採用できるようになり、約1040億ドルのステークされたEtherを保護するのに役立ちます。

その提案は、暫定的な指定名EIP-8394で、月曜日にEthereum改善提案リポジトリに提出されました。これは、デポジット契約の固定された暗号構造を、異なる鍵サイズに対応し、各バリデーターのデポジットに使用された暗号方式を識別する情報を格納できるより柔軟なフレームワークに置き換えます。

現在、Ethereumのステーキングシステムには約4,240万ETHがロックされており、バリデーターは楕円曲線暗号に基づくBLS署名に依存しています。

このシステムは、多数のバリデーターの署名を1つの圧縮署名に結合できるため、Ethereumの合意メカニズムを維持するために必要なデータ量を削減し、非常に効率的です。

しかし、量子コンピュータがショアのアルゴリズムを実行できる計算能力に達した場合、この効率性は脆弱性となる可能性があります。そのような機械は、楕円曲線暗号の数学的仮定を破壊し、攻撃者がバリデーターの資格情報を偽造できる可能性があります。

Ethereumの既存の入金契約は、48バイトの公開鍵と96バイトの署名メタデータという、暗号データに固定された制限を課しています。これらのパラメータはBLSに基づいて設計されており、大幅に大きな量子耐性暗号スキームを収容する余地がほとんどありません。

提案された再設計により、契約は最大8,192バイトのキーまたは認証情報に対応します。各入金は、使用する暗号方式を指定し、Ethereumは時間とともに追加の標準を導入できるようになります。

BLSは最初はスキームゼロとして識別され、今後のEthereum改善提案（EIP）により追加の暗号オプションが設定される可能性があります。

提案された契約は、無効、BLS有効、BLS廃止の3つの運用段階を持つことになります。

最終段階では、BLS資格を用いて新しいバリデータがネットワークに参加することを永久に防ぎます。ただし、既存のバリデータにはこの移行により即座に影響は及びません。

この提案は、Ethereumが2022年にステーキングを導入以来使用されてきた入金処理メカニズムを廃止します。代わりに、その機能は、バリデータの引き出しやその他のバリデータ関連の更新を既に担当している新しいフレームワークに移行します。

再設計された契約を有効化するには、Ethereumの実行層と合意層を含む調整されたフォークが必要です。最終的な契約アドレスとデプロイスケジュールはまだ決定されていません。

提案の3人の著者之一であるトーマス・コラテルは、XでイーサリアムとBitcoinは、量子後時代の潜在的な解決策としてハッシュベースの署名に向かって進んでいると述べた。

米国国立標準技術研究所（NIST）が標準化した状態を持たないハッシュベースのスキームの中には、署名あたり約8KBを必要とするものがあり、提案された8,192バイトの容量と概ね一致します。

一方、よりコンパクトな状態保持型の代替手段は、独自のセキュリティリスクを伴うカウンターに依存しています。状態保持型の署名キーを一度でも再利用すると、対応する秘密鍵が危険にさらされる可能性があります。

コラトガーが指摘したように、ポスト量子暗号への移行は単に一つのアルゴリズムを別のものに置き換えるという問題ではない。

この提案は、量子コンピューティングがブロックチェーンネットワークに与える可能性のある影響についての警告が高まっている中で出されました。

3月にGoogle Quantum AIが発表した研究では、Ethereumを対象とした5つの潜在的な量子攻撃経路が特定されました。この研究では、ウォレット、ステーキングシステム、スマートコントラクト、レイヤー2ネットワークに保有される1,000億ドル以上分の資産が、将来的に量子攻撃の対象となる可能性があると推定されています。

また、量子セキュリティ企業Project Elevenは5月に、楕円曲線署名を破ることができるマシンの開発確率が2033年までに50%を超える可能性があると推定し、2030年をより早期のシナリオとして特定しました。

同社はまた、すべてのETHの65％以上が、ブロックチェーン上で既に公開鍵が確認可能なアドレスに保有されていると推定しており、量子コンピューターが現在の暗号標準を攻撃できる能力を獲得した場合、その暴露リスクが高まる可能性があると指摘した。

バリデーター入金提案は、Ethereumのより広範な量子耐性戦略の一部に過ぎません。

別の提案であるEIP-8141は、今年後半に予定されているHegotáアップグレードへの組み込みが検討されています。これにより、ユーザーは資産を新しいウォレットアドレスに振替することなく、標準的なEthereum口座を異なる暗号方式に切り替えることができます。

この2つの提案は、ネットワークをセキュリティで守るバリデーターと、その上に資産を保有する一般ユーザーという、Ethereumのエコシステムの両側面に対応します。

イーサリアム財団は、量子コンピューティングのリスクに対応するために必要なコアプロトコルの変更を2029年頃に完了することを目標としています。

Ethereumのアプローチは、ネットワークが量子コンピューティングを、既存の暗号システムを脅かすほど技術が十分に発展するのを待つのではなく、長期的なインフラリスクと見なしていることを示唆しています。提案されているデポジット契約は特に重要です。攻撃が技術的に可能になった後に核心的な暗号システムを置き換えることは、事前にインフラを整備するよりもはるかに大きな混乱を引き起こす可能性があるからです。

しかし、この移行は簡単ではありません。量子耐性署名は一般的により多くのデータを必要とし、新たな運用上のトレードオフをもたらす可能性があります。また、Ethereumはバリデーター、ユーザー、アプリケーション、およびプロトコルの両層にわたって変更を調整する必要があります。

したがって、重要な課題はEthereumが量子耐性暗号を最終的に採用できるかどうかではなく、現在のネットワークを支える効率性と分散化を損なうことなく、十分に早期に移行を完了できるかどうかである。量子コンピューティングが予想より速く発展した場合、Ethereumが圧力に応じて対応するのではなく、段階的に移行できる能力は、その長期的なレジリエンスを試す最も重要な指標の一つとなる可能性がある。