Ethereum mencadangkan keselamatan pasca-kuantum bagi $104 bilion ETH yang dipertaruhkan

Pembangun ethereum telah mengambil langkah awal untuk melindungi rangkaian daripada kesan berpotensi komputasi kuantum dengan mencadangkan semula rekabentuk kontrak deposit validator blok rantai. Perubahan yang dirancang akhirnya boleh membolehkan ethereum mengadopsi sistem kriptografi yang direka untuk menahan serangan kuantum, membantu melindungi lebih kurang $104 bilion Ether yang dipertaruhkan.

Cadangan ini telah dihantar pada hari Isnin ke repositori Ethereum Improvement Proposal dengan label sementara EIP-8394. Ia akan menggantikan struktur kriptografi tetap kontrak deposit dengan kerangka yang lebih fleksibel yang boleh menampung saiz kunci yang berbeza dan menyimpan maklumat yang mengenal pasti skema kriptografi yang digunakan untuk setiap deposit validator.

Sekitar 42.4 juta ETH kini terkunci dalam sistem staking Ethereum, dengan validator yang bergantung pada tanda tangan BLS berdasarkan kriptografi lengkung eliptik.

Sistem ini sangat cekap kerana ia membolehkan banyak tanda tangan validator digabungkan menjadi satu tanda tangan terkompresi, mengurangkan jumlah data yang diperlukan untuk mengekalkan mekanisme konsensus Ethereum.

Namun, kecekapan itu boleh menjadi kelemahan jika komputer kuantum mencapai tahap kuasa pengiraan yang mampu menjalankan algoritma Shor. Mesin sedemikian berpotensi memecahkan anggapan matematik di sebalik kriptografi lengkung eliptik dan membolehkan penyerang membuat pengesahan kredensial validator.

Kontrak deposit ethereum yang sedia ada menetapkan had tetap pada data kriptografi, membenarkan kunci awam 48 bait dan metadata tanda tangan 96 bait. Parameter-parameter ini direka berdasarkan BLS dan meninggalkan sedikit ruang untuk skema kriptografi pasca-kuantum yang jauh lebih besar.

Di bawah reka bentuk yang dicadangkan, kontrak akan menyokong kunci atau kredensial sehingga 8,192 bait. Setiap deposit juga akan menentukan skema kriptografi yang digunakan, membolehkan Ethereum memperkenalkan piawaian tambahan dari masa ke masa.

BLS awalnya akan dikenal sebagai skema sifar, sementara cadangan peningkatan Ethereum masa depan boleh menubuhkan pilihan kriptografi tambahan.

Kontrak yang dicadangkan akan mempunyai tiga peringkat operasi: dimatikan, BLS diaktifkan dan BLS ditarik balik.

Tahap terakhir akan mencegah secara permanen validator baru menyertai rangkaian dengan kredensial BLS. Walau bagaimanapun, validator yang sedia ada tidak akan terjejas secara serta-merta oleh peralihan ini.

Cadangan tersebut juga akan menghapus mekanisme pemprosesan deposit yang telah digunakan sejak ethereum memperkenalkan staking pada 2022. Sebaliknya, fungsi tersebut akan dipindahkan ke kerangka kerja lebih baharu yang sudah bertanggungjawab atas penarikan validator dan kemas kini lain yang berkaitan dengan validator.

Mengaktifkan kontrak yang direka semula akan memerlukan cabang yang dipertingkatkan yang melibatkan lapisan eksekusi dan konsensus ethereum. Alamat kontrak terakhir dan jadual pelaksanaan masih belum ditentukan.

Thomas Coratger, salah seorang daripada tiga penulis cadangan itu, berkata di X bahawa Ethereum dan bitcoin kedua-duanya bergerak ke arah tanda tangan berasaskan hash sebagai penyelesaian berpotensi untuk era pasca-kuantum.

Beberapa skema berdasarkan hash tanpa negara yang distandardkan oleh National Institute of Standards and Technology mungkin memerlukan kira-kira 8KB setiap tanda tangan, yang secara umum sepadan dengan kapasiti yang dicadangkan iaitu 8,192 bait.

Alternatif berstatus lebih ringkas, sambil itu, bergantung pada pengira yang memperkenalkan risiko keselamatan sendiri. Menggunakan semula kunci penandatanganan berstatus walaupun sekali boleh secara potensi membahayakan kunci peribadi yang berkaitan.

Seperti yang dicatat oleh Coratger, peralihan kepada kriptografi pasca-kuantum oleh itu bukan sekadar soal menggantikan satu algoritma dengan yang lain.

Cadangan ini muncul di tengah peringatan yang semakin meningkat mengenai kesan berpotensi komputasi kuantum terhadap rangkaian blok rantai.

Penyelidikan yang diterbitkan oleh Google Quantum AI pada bulan Mac mengenal pasti lima laluan serangan kuantum yang berpotensi menargetkan ethereum. Kajian ini menganggarkan bahawa lebih daripada $100 bilion aset di seluruh dompet, sistem staking, kontrak pintar dan rangkaian lapisan-2 akhirnya boleh terdedah kepada serangan kuantum.

Secara berasingan, syarikat keselamatan kuantum Project Eleven menganggarkan pada Mei bahawa kebarangkalian membangunkan mesin yang mampu memecahkan tanda tangan lengkung eliptik boleh melebihi 50% pada tahun 2033, sambil mengenal pasti tahun 2030 sebagai kemungkinan senario lebih awal.

Syarikat tersebut juga menganggarkan bahawa lebih daripada 65% semua ETH disimpan di alamat-alamat yang kunci awamnya sudah kelihatan di blok rantai, yang berpotensi meningkatkan eksposur mereka jika komputer kuantum menjadi mampu memanfaatkan piawaian kriptografi semasa.

Cadangan deposit validator hanya mewakili satu bahagian daripada strategi pasca-kuantum ethereum yang lebih luas.

Sebuah cadangan berasingan, EIP-8141, sedang dipertimbangkan untuk dimasukkan dalam peningkatan Hegotá yang dijangka berlaku pada akhir tahun ini. Ia akan membenarkan akaun ethereum piawai untuk menukar kepada skim kriptografi yang berbeza tanpa memerlukan pengguna untuk memindahkan aset mereka ke alamat dompet baru.

Secara bersama, kedua-dua cadangan tersebut akan menangani kedua-dua sisi ekosistem Ethereum: para validator yang bertanggungjawab untuk mengamankan rangkaian dan pengguna biasa yang memegang aset di dalamnya.

Yayasan Ethereum telah menetapkan sasaran anggaran tahun 2029 untuk menyelesaikan perubahan protokol utama yang diperlukan untuk mengatasi risiko komputasi kuantum.

Pendekatan ethereum menunjukkan bahawa rangkaian menganggap komputasi kuantum sebagai risiko infrastruktur jangka panjang, bukan menunggu sehingga teknologi menjadi cukup kuat untuk mengancam kriptografi yang ada. Kontrak deposit yang dicadangkan sangat penting kerana menggantikan sistem kriptografi utama selepas serangan menjadi secara teknikal mungkin boleh menjadi lebih merosakkan berbanding mempersiapkan infrastruktur terlebih dahulu.

Namun, peralihan ini tidak akan mudah. Tandatangan pasca-kuantum biasanya memerlukan lebih banyak data dan boleh memperkenalkan kompromi operasi baru, sementara ethereum perlu mengkoordinasikan perubahan di kalangan validator, pengguna, aplikasi, dan kedua-dua lapisan protokolnya.

Masalah utama, oleh itu, bukan sama ada ethereum mampu mengadopsi kriptografi tahan kuantum pada akhirnya, tetapi sama ada ia mampu menyelesaikan peralihan tersebut cukup awal tanpa mengorbankan kecekapan dan desentralisasi yang menjadi asas rangkaian semasa. Jika komputasi kuantum berkembang lebih pantas daripada yang dijangka, kemampuan ethereum untuk berpindah secara berperingkat, bukan bereaksi di bawah tekanan, boleh menjadi salah satu ujian paling penting terhadap ketahanan jangka panjangnya.