Фондация „Етериум“ публикува пътна карта за квантова сигурност с четири планирани хардфорка

- Ethereum Фондацията има публикувани структуриран пътна карта за защита на мрежата от заплахи, свързани с квантовите изчисления, като се очертават четири планирани хардфорка и серия от промени на ниво протокол, които ще засегнат всеки слой на стека Ethereum. Фондацията очаква основният ремонт да бъде завършен до 2029 г., въпреки че се очаква пълната миграция в по-широката екосистема да отнеме още няколко години след това.

Защо Етериум се готви за квантови заплахи сега?

Според повечето оценки на разработчици, квантовите компютри, способни да разбият криптографските системи, които защитават блокчейн мрежите, не се очаква да съществуват още осем до дванадесет години. Въпреки този срок, фондация „Етериум“ е ясно посочила защо работата трябва да започне сега.

Мигрирането на децентрализиран глобален протокол не е бърз процес. То включва години на проучване, инженеринг, формална проверка и координация между екипите на всяко ниво на система, която обработва милиарди долари на стойност. Фондацията е определила това като инженерен проблем с конкретни срокове, а не като далечна хипотетична ситуация.

Изследванията в областта на постквантовата криптография във фондация Ethereum всъщност се провеждат повече от осем години, като екипите, фокусирани върху криптографията, архитектурата на протоколите и координацията, са в ход. Наскоро публикуваната пътна карта бележи преход от тази разпръсната, проучвателна фаза на изследване към структуриран и публично достъпен план със специфични цели за разклоненията.

Основният проблем с квантовите изчисления и блокчейните

Криптографията с публичен ключ е основата на дигиталната собственост, удостоверяване и консенсус във всички основни блокчейн мрежи, включително Ethereum. Казано по-просто, това е системата, която доказва, че притежавате портфейла си и оторизира вашите транзакции. Очаква се квантовите компютри, след като станат достатъчно мощни, да могат да разбият тази система, като решат математическите проблеми, които в момента я правят сигурна.

За Ethereum тази заплаха се простира върху три отделни слоя от протокола му, всеки от които изисква собствена стратегия за миграция.

Кои са четирите хард форка в квантовата пътна карта на Етериум?

Изследователският екип на фондация Ethereum предложи четири специфични ъпгрейда на протокола, всяка от които е насочена към различен аспект на квантовата устойчивост. Хардфорк, за тези, които не са запознати с термина, е постоянна промяна в правилата на блокчейна, която изисква от всички участници да обновят протокола, за да останат съвместими с мрежата.

Четирите планирани подобрения са:

• Fork I ще предостави на мрежовите валидатори квантово-безопасен публичен ключ, който може да бъде активиран бързо, ако се появи способен квантов компютър по-рано от очакваното.
• Fork J ще намали разходите за гориво, свързани с проверката на сигурни постквантови подписи, което ще направи новите криптографски методи по-практични за използване в голям мащаб.
• Fork L ще компресира способността на мрежата да представя състоянието на блокчейна в доказателства с нулево знание, подобрявайки ефективността при новите криптографски стандарти.
• Fork M ще разшири квантовите защити до мрежите от слой 2 на Ethereum, които обработват по-голямата част от потребителската активност в екосистемата.

Разработчиците обмислят първите два форка, Fork I и Fork J, за включване в предстоящия хард форк Hegota, който се очаква да бъде внедрен тази година.

Как преходът ще повлияе на всеки слой на протокола Ethereum?

Миграцията ще засегне и трите основни протоколни слоя, всеки със собствен технически подход и времева рамка.

Открийте обещаващи проекти...

Перспективни проекти...

(Реклама)

Статията продължава...

На изпълнителния слой фокусът е върху това да се даде възможност на потребителите да преминат към квантово-безопасно удостоверяване чрез абстракция на акаунта. Абстракцията на акаунта е механизъм, който позволява на портфейлите да работят по програмируеми правила, а не по фиксирани криптографски предположения, което означава, че потребителите могат да преминат към нови схеми за подпис без принудително, едновременно надграждане в цялата мрежа.

На консенсусното ниво предизвикателството е по-сложно. Ethereum понастоящем използва BLS подписи за удостоверяване на валидатори. BLS е схема за подписи, ценена заради способността си да агрегира хиляди отделни подписи на валидатори в едно компактно доказателство, което е критично за мрежа със стотици хиляди активни валидатори. 

Постквантовите алтернативи, по-специално хеш-базираните подписи, използващи схема, наречена leanXMSS, нямат същите нативни свойства на агрегиране. За да компенсират, изследователите на Ethereum разработват SNARK-базиран подход за агрегиране, използващ минимална виртуална машина с нулево знание, наречена leanVM.

На ниво данни миграцията се простира до осигуряване на начина, по който мрежата обработва BLOB обекти, които са големи пакети данни, използвани за поддържане на наличността на данни от ниво 2. Надстройката на Dencun през 2024 г. въведе обработка на BLOB обекти, за да намали значително таксите на ниво 2, а осигуряването на постквантова сигурност на инфраструктурата е необходима част от по-широкия преход.

Предизвикателството на мащабируемостта в постквантовата криптография

Един постоянен технически проблем с постквантовите криптографски схеми е, че те са склонни да произвеждат значително по-големи сигнатури и изискват повече изчислителни ресурси от методите, които заместват. Това създава пряко напрежение с непрекъснатите усилия на Ethereum да поддържа ниски такси и висок пропускателен капацитет на транзакциите.

Разработването на техники за агрегиране, базирани на доказателства с нулево знание, е основният инструмент, който изследователите на Ethereum използват, за да управляват този компромис. Целта е да се абсорбира увеличената криптографска режийна цена, без пропорционално увеличение на разходите да се прехвърля върху потребителите или валидаторите.

По-широкият принцип, ръководещ прехода, е това, което изследователите наричат ​​„криптографска гъвкавост“, която се отнася до проектирането на протокола така, че основните му криптографски примитиви да могат да се заменят с течение на времето, без да се изисква разрушително, цялостно обновяване на мрежата наведнъж.

Къде се вписва квантовата пътна карта в по-широката програма за обновяване на Ethereum?

Квантовата пътна карта се появява в период на подновен фокус върху основната техническа насока на Ethereum. По-рано тази година съоснователят Виталик Бутерин публично оспорен Предположението, че растежът на мрежата от слой 2 автоматично се равнява на мащабиране на самия Ethereum, подтикна по-широк разговор за това как всъщност трябва да изглежда дългосрочната архитектура на мрежата.

Постквантовият тласък е пряка част от тази префокусирана пътна карта. Бутерин определи документа за постквантовото планиране на фондацията като „много важен“ и публикува отделно предложения относно алгоритми за криптиране и методи за проверка на транзакции, насочени към същата заплаха. Докато предишните цикли на надграждане дадоха приоритет на потребителското изживяване и намаляването на таксите, настоящата фаза добавя дългосрочна криптографска устойчивост като основно ограничение на дизайна.

Ресурси

1. Фондация „Етериум“ на XПубликувано на 24 март

2. Уебсайт на Post Quantum EthereumОбща информация

3. Доклад от CoinDeskЕтериум е изправен пред решаващ момент в балансирането с високи залози, тъй като натискът от мащабиране, квантовата икономика и изкуствения интелект нараства

4. Доклад от DL NewsПреосмисляне на втория слой на Етериум? Виталик Бутерин предлага нова пътна карта на фона на спада на цената