Фонд Ethereum публікує дорожню карту квантової безпеки з чотирма запланованими хардфорками

Команда  Ethereum Фонд має опублікований структурований Дорожня карта щоб захистити мережу від загроз квантових обчислень, окресливши чотири заплановані хардфорки та серію змін на рівні протоколу, які вплинуть на кожен рівень стеку Ethereum. Фонд очікує, що оновлення ядра буде завершено до 2029 року, хоча повна міграція в ширшій екосистемі, як очікується, займе ще кілька років.

Чому Ethereum готується до квантових загроз зараз?

За оцінками більшості розробників, квантові комп'ютери, здатні зламувати криптографічні системи, що захищають блокчейн-мережі, не існуватимуть ще вісім-дванадцять років. Незважаючи на ці терміни, Ethereum Foundation чітко дав зрозуміти, чому роботу потрібно розпочати зараз.

Міграція децентралізованого глобального протоколу — це нешвидкий процес. Він включає роки досліджень, інженерії, офіційної перевірки та координації між командами на кожному рівні системи, яка обробляє мільярди доларів. Фонд сформулював це як інженерну проблему з конкретними термінами, а не як віддалену гіпотетичну ситуацію.

Дослідження постквантової криптографії в Ethereum Foundation фактично тривають вже понад вісім років, за участю команд, що спеціалізуються на криптографії, архітектурі протоколів та координації. Нещодавно опублікована дорожня карта знаменує перехід від цієї розрізненої, дослідницької фази до структурованого та публічно доступного плану з конкретними цілями форків.

Основна проблема квантових обчислень та блокчейнів

Криптографія з відкритим ключем є основою цифрової власності, автентифікації та консенсусу в усіх основних блокчейн-мережах, включаючи Ethereum. Простими словами, це система, яка доводить, що ви володієте своїм гаманцем, і авторизує ваші транзакції. Широко очікується, що квантові комп'ютери, коли стануть достатньо потужними, зможуть зламати цю систему, вирішуючи математичні проблеми, які наразі роблять її безпечною.

Для Ethereum ця загроза поширюється на три окремі рівні його протоколу, кожен з яких вимагає власної стратегії міграції.

Які чотири хардфорки в квантовому дорожньому плані Ethereum?

Дослідницька група Ethereum Foundation запропонувала чотири конкретні оновлення протоколу, кожне з яких спрямоване на окремий аспект квантової стійкості. Хардфорк, для тих, хто менш знайомий з цим терміном, — це постійна зміна правил блокчейну, яка вимагає від усіх учасників оновлення, щоб залишатися сумісними з мережею.

Чотири заплановані оновлення:

• Fork I надасть мережевим валідаторам квантово-безпечний відкритий ключ, який можна буде швидко активувати, якщо здатний квантовий комп'ютер з'явиться раніше, ніж очікується.
• Fork J зменшить витрати на газ, пов'язані з перевіркою безпечних постквантових підписів, що зробить нові криптографічні методи більш практичними для використання у великих масштабах.
• Fork L стисне здатність мережі представляти стан блокчейну в доказах з нульовим розголошенням, підвищуючи ефективність за новими криптографічними стандартами.
• Fork M розширить квантовий захист на мережі другого рівня Ethereum, які обробляють більшу частину активності користувачів в екосистемі.

Розробники розглядають перші два форки, Fork I та Fork J, для включення до майбутнього хард-форку Hegota, розгортання якого очікується цього року.

Як перехід вплине на кожен рівень протоколу Ethereum?

Міграція торкнеться всіх трьох основних рівнів протоколу, кожен з яких матиме свій власний технічний підхід та часові рамки.

Відкрийте для себе перспективні проекти...

Перспективні проекти...

(Реклама)

Стаття продовжується...

На рівні виконання основна увага приділяється наданню користувачам можливості перейти до квантово-безпечної автентифікації через абстракцію облікового запису. Абстракція облікового запису – це механізм, який дозволяє гаманцям працювати за програмованими правилами, а не за фіксованими криптографічними припущеннями, що означає, що користувачі можуть переходити на нові схеми підпису без примусового одночасного оновлення всієї мережі.

На рівні консенсусу проблема є складнішою. ​​Ethereum наразі використовує підписи BLS для автентифікації валідаторів. BLS – це схема підписів, яка цінується за свою здатність об’єднувати тисячі окремих підписів валідаторів в один компактний доказ, що є критично важливим для мережі з сотнями тисяч активних валідаторів. 

Постквантові альтернативи, зокрема підписи на основі хешування, що використовують схему під назвою leanXMSS, не мають таких самих властивостей агрегації. Щоб компенсувати це, дослідники Ethereum розробляють підхід до агрегації на основі SNARK, використовуючи мінімальну віртуальну машину з нульовим розголошенням під назвою leanVM.

На рівні даних міграція поширюється на безпеку обробки мережею об'єктів BLOB, які є великими пакетами даних, що використовуються для підтримки доступності даних другого рівня. Оновлення Dencun у 2024 році запровадило обробку BLOB-об'єктів, щоб значно знизити плату другого рівня, а забезпечення постквантової безпеки інфраструктури є необхідною частиною ширшого переходу.

Проблема масштабованості в постквантовій криптографії

Одна з постійних технічних проблем постквантових криптографічні схем полягає в тому, що вони, як правило, створюють значно більші сигнатури та вимагають більше обчислювальних ресурсів, ніж методи, які вони замінюють. Це створює пряме протиріччя з постійними зусиллями Ethereum щодо утримання низьких комісій та високої пропускної здатності транзакцій.

Розробка методів агрегації на основі доказів з нульовим розголошенням є основним інструментом, який дослідники Ethereum використовують для управління цим компромісом. Мета полягає в тому, щоб поглинути збільшені криптографічні накладні витрати, не перекладаючи пропорційне збільшення витрат на користувачів або валідаторів.

Ширший принцип, що керує переходом, — це те, що дослідники називають «криптографічною гнучкістю», що стосується проектування протоколу таким чином, щоб його основні криптографічні примітиви можна було замінювати з часом, не вимагаючи руйнівного, повного оновлення мережі одночасно.

Яке місце займає квантова дорожня карта в ширшій програмі оновлення Ethereum?

Квантова дорожня карта з'явилася в період поновлення уваги до основного технічного напрямку Ethereum. Раніше цього року співзасновник Віталік Бутерін публічно оскаржено Припущення, що зростання мережі другого рівня автоматично дорівнює масштабуванню самого Ethereum, спонукало до ширшої дискусії про те, як насправді має виглядати довгострокова архітектура мережі.

Постквантовий поштовх є безпосередньою частиною цієї переорієнтованої дорожньої карти. Бутерін назвав документ фонду з планування постквантової криптографії «дуже важливим» та окремо опублікував пропозиції щодо алгоритмів шифрування та методів перевірки транзакцій, спрямованих на ту саму загрозу. Там, де попередні цикли оновлення пріоритезували користувацький досвід та зниження комісій, поточний етап додає довгострокову криптографічну стійкість як основне обмеження дизайну.

Ресурси

1. Фонд Ethereum на XОпубліковано 24 березня

2. Вебсайт Ethereum після квантової платформиЗагальна інформація

3. Звіт від CoinDeskЕтереум стикається з вирішальним моментом у балансуванні високих ставок, оскільки тиск масштабування, квантової архітектури та штучного інтелекту зростає

4. Звіт DL NewsПереосмислення другого рівня Ethereum? Віталік Бутерін пропонує нову дорожню карту на тлі падіння ціни