量子计算对区块链网络而言已不再是遥不可及的假设。比特币、以太坊及其他加密货币项目正在积极探索升级方案,以防范当前加密技术在未来可能被破解的风险,尽管前进的道路依然复杂且充满不确定性。
为何量子计算威胁当今的区块链密码学
包括比特币和以太坊在内的大多数主流区块链,都依赖椭圆曲线数字签名算法密码学来保护钱包安全和验证交易。理论上,一台足够强大的量子计算机运行肖尔算法,可以从公钥推导出私钥,从而使资产面临风险。
谷歌在量子硬件方面的进展使得这一时间线更为紧迫。该公司已就量子系统可能对当前密码标准构成实际威胁的时间提供了更新的预测,这促使多个区块链生态系统的开发者加快了准备工作。
并非所有区块链功能面临的风险都是一致的。用于保障比特币挖矿安全的SHA-256哈希算法,被认为比椭圆曲线数字签名算法签名方案更能抵抗量子攻击。主要的脆弱性在于保护钱包所有权的签名机制。
一个特别值得关注的问题涉及所谓的“沉睡比特币”,即那些储存在较旧的“支付给公钥”地址中的比特币,这些地址的公钥早已在链上公开。如果量子解密成为现实,这些地址——其中一些持有比特币早期的大量代币——将成为首要攻击目标。
比特币、以太坊及其他网络的应对之策
在比特币方面,最具体的提议是BIP-360,这是一项旨在引入抗量子地址格式的比特币改进提案。该提案已获得一些项目的支持,这些项目公开赞同此举是保障网络长期安全的必要步骤。
然而,升级之路绝非坦途。BIP-360的一位合著者指出,比特币可能需要长达七年的时间才能完全实现后量子保护。比特币保守的升级文化要求协议变更需获得广泛社区共识,这使得快速部署尤其具有挑战性。任何迁移都将影响到每一个持有资金的现有地址。
以太坊则面临另一组不同的权衡。其向权益证明机制的转变,与工作量证明的椭圆曲线数字签名算法挖矿相比,减少了一些攻击面。账户抽象提案最终可能允许钱包切换签名方案而无需硬分叉,这为以太坊提供了潜在的更平滑的迁移路径。
除了这两大网络,像量子抗性账本这类专用项目已从头开始使用XMSS签名部署了量子安全的签名方案。美国国家标准与技术研究院在2024年最终确定了其首批后量子密码学标准,提供了如CRYSTALS-Dilithium和SPHINCS+等算法,可作为现有网络可直接采用的现成构建模块。
并非所有人都以同样的紧迫感看待这一威胁。迈克尔·赛勒曾表示相信量子计算不会颠覆比特币,这反映了社区内部的分歧:一方主张立即采取行动,而另一方则认为威胁时间线尚足够遥远。
所有区块链面临的共同挑战是,如何将价值数百亿美元的现有资产迁移到新的密码学标准,同时不破坏现有资产持有也不分裂网络共识。无论这一过渡需要五年还是十五年,准备工作都已在进行中。
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