Ethereum предлагает постквантовую безопасность для $104 млрд заблокированного ETH

Разработчики ethereum сделали первый шаг к защите сети от потенциального воздействия квантовых вычислений, предложив переработать контракт депозита валидаторов блокчейна. Запланированные изменения в конечном итоге позволят ethereum внедрить криптографические системы, предназначенные для устойчивости к квантовым атакам, что поможет защитить примерно $104 млрд заблокированного ether.

Предложение было представлено в понедельник в репозиторий Ethereum Improvement Proposal под временным обозначением EIP-8394. Оно заменит фиксированную криптографическую структуру контракта депозита на более гибкую систему, способную поддерживать различные размеры ключей и хранить информацию, идентифицирующую криптографическую схему, используемую для каждого депозита валидатора.

Сейчас в системе стейкинга Ethereum заблокировано около 42,4 миллиона ETH, и валидаторы полагаются на подписи BLS, основанные на криптографии эллиптических кривых.

Система Highly эффективна, поскольку она позволяет объединять большое количество подписей валидаторов в одну сжатую подпись, снижая объем данных, необходимый для поддержания механизма консенсуса Ethereum.

Однако эта эффективность может стать уязвимостью, если квантовые компьютеры достигнут уровня вычислительной мощности, достаточного для запуска алгоритма Шора. Такой компьютер потенциально может нарушить математические предпосылки криптографии на эллиптических кривых и позволить злоумышленникам подделывать учетные данные валидаторов.

Существующий контракт депозита ethereum устанавливает фиксированные ограничения на криптографические данные, допуская 48-байтовые открытые ключи и 96-байтовые метаданные подписи. Эти параметры были разработаны с учетом BLS и оставляют мало места для значительно более крупных криптографических схем, устойчивых к квантовым вычислениям.

В рамках предложенного переработанного дизайна контракт будет поддерживать ключи или учетные данные длиной до 8 192 байт. Каждый депозит также будет указывать криптографическую схему, которую он использует, что позволит ethereum со временем внедрять дополнительные стандарты.

BLS изначально будет идентифицирован как схема ноль, а будущие предложения по улучшению Ethereum могут установить дополнительные криптографические опции.

Предлагаемый контракт будет иметь три этапа работы: отключен, BLS включен и BLS отменен.

Заключительный этап навсегда предотвратит присоединение новых валидаторов к сети с BLS-учетными данными. Существующие валидаторы, однако, не будут немедленно затронуты этим переходом.

Предложение также устранит механизм обработки депозитов, который использовался с момента введения стейкинга Ethereum в 2022 году. Вместо этого эта функциональность будет перемещена в более новую систему, уже отвечающую за выводы валидаторов и другие обновления, связанные с валидаторами.

Активация переработанного контракта потребует скоординированного форка, включающего как исполнительный, так и консенсусный слои Ethereum. Финальные адреса контракта и график развертывания еще не определены.

Томас Коратгер, один из трех авторов предложения, заявил в X, что Ethereum и Bitcoin движутся к использованию хеш-подписей как потенциального решения для постквантовой эры.

Некоторые Stateless хеш-основанные схемы, стандартизированные Национальным институтом стандартов и технологий, могут требовать примерно 8 КБ на подпись, что в целом соответствует предложенной емкости 8192 байт.

В то же время более компактные состояниячные альтернативы полагаются на счетчики, которые создают собственные риски безопасности. Повторное использование состояниячного ключа подписи даже один раз может потенциально скомпрометировать соответствующий закрытый ключ.

Как отметил Коратгер, переход на постквантовую криптографию поэтому не сводится просто к замене одного алгоритма на другой.

Предложение поступает на фоне растущих предупреждений о потенциальном влиянии квантовых вычислений на блокчейн-сети.

Исследование, опубликованное Google Quantum AI в марте, выявило пять потенциальных путей квантовых атак на ethereum. В исследовании оценивалось, что более $100 млрд активов в кошельках, системах стейкинга, смарт-контрактах и сетях второго уровня в конечном итоге могут оказаться уязвимыми для квантовых атак.

Отдельно квантовая компания Project Eleven в мае оценила, что вероятность разработки машины, способной взломать эллиптические подписи, может превысить 50% к 2033 году, при этом 2030 год был назван возможным более ранним сценарием.

Компания также оценила, что более 65% всего ETH хранится на адресах, открытые ключи которых уже видны в блокчейне, что потенциально увеличивает их уязвимость в случае, если квантовые компьютеры станут способны эксплуатировать текущие криптографические стандарты.

Предложение о депозите валидатора представляет собой лишь одну часть более широкой постквантовой стратегии Ethereum.

Отдельное предложение EIP-8141 рассматривается для включения в апгрейд Hegotá, ожидаемый в конце этого года. Оно позволит стандартным аккаунтам ethereum переключаться на другие криптографические схемы без необходимости перевода активов на новый адрес кошелька.

Вместе два предложения охватят обе стороны экосистемы Ethereum: валидаторов, ответственных за безопасность сети, и обычных пользователей, хранящих активы на ней.

Фонд Ethereum установил приблизительную цель на 2029 год для завершения основных изменений протокола, необходимых для устранения рисков, связанных с квантовыми вычислениями.

Подход ethereum предполагает, что сеть рассматривает квантовые вычисления как долгосрочный риск для инфраструктуры, а не ждет, пока технология не станет достаточно мощной, чтобы угрожать существующей криптографии. Предложенный депозитный контракт особенно важен, поскольку замена основной криптографической системы после того, как атака станет технически возможной, может быть намного более разрушительной, чем подготовка инфраструктуры заранее.

Однако переход не будет простым. Постквантовые подписи обычно требуют большего объема данных и могут ввести новые операционные компромиссы, в то время как Ethereum должен согласовать изменения среди валидаторов, пользователей, приложений и обоих уровней своего протокола.

Таким образом, ключевой вопрос заключается не в том, может ли ethereum в конечном итоге принять квантово-устойчивую криптографию, а в том, успеет ли он завершить переход достаточно рано, не жертвуя эффективностью и децентрализацией, лежащими в основе сети сегодня. Если квантовые вычисления будут развиваться быстрее, чем ожидается, способность ethereum осуществлять миграцию постепенно, а не реагировать под давлением, может стать одним из самых важных испытаний его долгосрочной устойчивости.