Nadace Ethereum zveřejňuje plán kvantové bezpečnosti se čtyřmi plánovanými hard forky

Jedno Ethereum Nadace má zveřejněn strukturovaný plán na ochranu sítě před hrozbami kvantových výpočtů, nastínil čtyři plánované hard forky a řadu změn na úrovni protokolu, které ovlivní každou vrstvu stacku Ethereum. Nadace očekává, že generální oprava jádra bude dokončena do roku 2029, ačkoli se očekává, že úplná migrace v rámci širšího ekosystému bude trvat ještě několik let.

Proč se Ethereum připravuje na kvantové hrozby právě teď?

Podle odhadů většiny vývojářů se neočekává, že kvantové počítače schopné prolomit kryptografické systémy zabezpečující blockchainové sítě budou existovat dalších osm až dvanáct let. Navzdory tomuto časovému horizontu se Nadace Ethereum jasně vyjádřila, proč musí práce začít hned teď.

Migrace decentralizovaného globálního protokolu není rychlý proces. Zahrnuje roky výzkumu, inženýrských prací, formálního ověřování a koordinace mezi týmy napříč všemi vrstvami systému, který zpracovává miliardy dolarů. Nadace to definovala jako technický problém s konkrétními termíny, nikoli jako vzdálenou hypotetickou představu.

Výzkum postkvantové kryptografie v Nadaci Ethereum probíhá již více než osm let a zahrnují se do něj týmy zaměřené na kryptografii, architekturu protokolů a koordinaci. Nedávno zveřejněný plán představuje posun od roztříštěné, průzkumné výzkumné fáze ke strukturovanému a veřejně přístupnému plánu se specifickými cíli forků.

Základní problém kvantových výpočtů a blockchainů

Kryptografie s veřejným klíčem je základem digitálního vlastnictví, autentizace a konsensu napříč všemi hlavními blockchainovými sítěmi, včetně Etherea. Jednoduše řečeno, je to systém, který prokazuje, že vlastníte svou peněženku, a autorizuje vaše transakce. Od kvantových počítačů, jakmile budou dostatečně výkonné, se všeobecně očekává, že budou schopny tento systém prolomit vyřešením matematických problémů, které ho v současnosti zajišťují.

V případě Etherea se tato hrozba rozprostírá napříč třemi odlišnými vrstvami jeho protokolu, z nichž každá vyžaduje vlastní migrační strategii.

Jaké jsou čtyři hard forky v kvantovém plánu Etherea?

Výzkumný tým Nadace Ethereum navrhl čtyři specifické aktualizace protokolu, z nichž každá se zaměřuje na jiný aspekt kvantové odolnosti. Hard fork, pro ty, kteří tento termín méně znají, je trvalá změna pravidel blockchainu, která vyžaduje, aby všichni účastníci aktualizovali, aby zůstali kompatibilní se sítí.

Čtyři plánované modernizace jsou:

• Fork I poskytne síťovým validátorům kvantově bezpečný veřejný klíč, který lze rychle aktivovat, pokud se schopný kvantový počítač objeví dříve, než se očekává.
• Fork J sníží náklady na plyn spojené s ověřováním bezpečných postkvantových podpisů, čímž se nové kryptografické metody stanou praktičtějšími pro použití ve velkém měřítku.
• Fork L zkomprimuje schopnost sítě reprezentovat stav blockchainu v důkazech s nulovou znalostí, čímž zlepší efektivitu v rámci nových kryptografických standardů.
• Fork M rozšíří kvantovou ochranu na sítě druhé vrstvy Etherea, které zpracovávají většinu aktivit uživatelů v ekosystému.

Vývojáři zvažují první dva forky, Fork I a Fork J, pro zahrnutí do nadcházejícího hard forku Hegota, jehož nasazení se očekává letos.

Jak ovlivní přechod každou vrstvu protokolu Ethereum?

Migrace se dotkne všech tří základních protokolových vrstev, přičemž každá bude mít svůj vlastní technický přístup a časový harmonogram.

Objevte slibné projekty...

Slibné projekty...

(Inzerát)

Článek pokračuje...

Na prováděcí vrstvě se klade důraz na to, aby uživatelé mohli přejít na kvantově bezpečné ověřování prostřednictvím abstrakce účtů. Abstrakce účtů je mechanismus, který umožňuje peněženkám fungovat podle programovatelných pravidel, nikoli podle pevných kryptografických předpokladů, což znamená, že uživatelé mohou přejít na nová schémata podpisů bez vynuceného a simultánního upgradu v celé síti.

Na konsenzuální vrstvě je problém složitější. Ethereum v současné době používá pro ověřování validátorů podpisy BLS. BLS je podpisové schéma ceněné pro svou schopnost agregovat tisíce jednotlivých podpisů validátorů do jednoho kompaktního důkazu, což je klíčové pro síť se stovkami tisíc aktivních validátorů. 

Postkvantové alternativy, konkrétně podpisy založené na hashování využívající schéma zvané leanXMSS, nemají stejné nativní agregační vlastnosti. Aby to kompenzovali, vědci z Etherea vyvíjejí agregační přístup založený na SNARK s využitím minimálního virtuálního stroje s nulovými znalostmi zvaného leanVM.

Na datové vrstvě se migrace rozšiřuje i na zabezpečení způsobu, jakým síť zpracovává objekty BLOB, což jsou velké datové pakety používané k podpoře dostupnosti dat na 2. vrstvě. Aktualizace Dencunu v roce 2024 zavedla zpracování objektů BLOB, což výrazně snížilo poplatky na 2. vrstvě, a zajištění postkvantového zabezpečení infrastruktury je nezbytnou součástí širšího přechodu.

Výzva škálovatelnosti v postkvantové kryptografii

Jedním z trvalých technických problémů postkvantových kryptografických schémat je, že mají tendenci produkovat výrazně větší podpisy a vyžadují více výpočetních zdrojů než metody, které nahrazují. To vytváří přímé napětí s pokračující snahou Etherea udržet nízké poplatky a vysokou propustnost transakcí.

Vývoj technik agregace založených na důkazech s nulovými znalostmi je primárním nástrojem, který výzkumníci Etherea používají k řešení tohoto kompromisu. Cílem je absorbovat zvýšené kryptografické režijní náklady, aniž by se proporcionální zvýšení nákladů přeneslo na uživatele nebo validátory.

Širším principem, kterým se přechod řídí, je to, co vědci nazývají „kryptografická agilita“, což znamená návrh protokolu tak, aby jeho základní kryptografické primitivy bylo možné v průběhu času vyměňovat, aniž by to vyžadovalo rušivou a okamžitou generální opravu sítě.

Kam se kvantový plán hodí v širším programu modernizace Etherea?

Kvantový plán přichází v období obnoveného zaměření na klíčové technické směřování Etherea. Začátkem tohoto roku spoluzakladatel Vitalik Buterin veřejně napadán Předpoklad, že růst sítě na druhé vrstvě se automaticky rovná škálování samotného Etherea, vyvolal širší diskusi o tom, jak by měla dlouhodobá architektura sítě ve skutečnosti vypadat.

Postkvantový tlak je přímou součástí tohoto nově zaměřeného plánu. Buterin označil postkvantový plánovací dokument nadace za „velmi důležitý“ a samostatně publikoval návrhy týkající se šifrovacích algoritmů a metod ověřování transakcí zaměřených na stejnou hrozbu. Zatímco předchozí cykly aktualizací upřednostňovaly uživatelskou zkušenost a snižování poplatků, současná fáze přidává jako primární konstrukční omezení dlouhodobou kryptografickou odolnost.

Zdroje

1. Nadace Ethereum na XPříspěvek z 24. března

2. Webové stránky Post Quantum EthereumObecné informace

3. Zpráva od CoinDeskuEthereum čelí rozhodujícímu okamžiku v balancování s vysokými sázkami, protože roste tlak na škálování, kvantovou inteligenci a umělou inteligenci.

4. Zpráva DL NewsPřehodnocení druhé vrstvy Etherea? Vitalik Buterin představuje nový plán uprostřed propadu ceny