以太坊基金会研究员:区块链将在量子攻击成为可能之前实现量子安全
以太坊基金会密码学研究员安东尼奥·桑索坚信,在量子攻击成为现实之前,区块链技术早已能够实现量子安全防护。他对媒体表示:“以太坊基金会及社区正全力投入这一课题。研究层面的问题已基本攻克,我们已进入执行阶段,并对按时完成目标充满信心。”
量子后安全已被基金会列为最高战略优先级。1月24日,基金会宣布成立由托马斯·科拉杰领导的量子后专项团队。桑索自2月4日起主持新设立的每两周一次的核心开发者量子安全会议。
这是一项系统工程。桑索解释,以太坊的执行层、共识层与数据可用性层均需全面升级。“实现量子后解决方案并非局部改造,而是涉及以太坊各大核心模块的整体迁移。值得庆幸的是,相关准备工作已持续数月甚至数年,我们已制定清晰路线图,预计在未来数年内推进实施。”
整体进度已达五分之一
被问及当前进展时,桑索指出各层级解决方案推进速度不一:“无法用单一百分比概括三层进度,但总体而言已完成约20%。”新设立的双周会议将探讨不同方案的优势与权衡。目前多客户端量子后开发测试网已上线,量子后路线图即将发布,目标如研究员贾斯汀·德雷克所言:“在未来数年实现零资金损失、零停机时间的完整过渡”。
实现量子韧性仅是“精简要以太坊”全面升级计划的一部分。该计划旨在通过零知识技术提升以太坊速度、简化架构并增强去中心化特性,同时构建量子攻击防御体系。
与比特币的应对差异
以太坊对量子防护的积极态度与比特币形成鲜明对比。比特币社区多位意见领袖曾引用“量子计算机可能需数十年才能实现”的预测,淡化升级紧迫性。这一判断虽具参考价值,但需保持审慎。联合创始人维塔利克·布特林在开发者会议上指出,密码学被量子计算机攻破的预测中值年份为2040年,但2030年前发生的可能性仍达20%。
值得关注的是,实际面临量子威胁的比特币数量较少,估计约600万枚存在于公钥已暴露的旧地址中。而以太坊绝大部分资产及整个索拉纳生态均存在风险。比特币的改造方案相对简单,尽管更大的量子后签名尺寸仍是难题。
“从技术角度看,比特币迁移更简单,但可能面临社群共识层面的挑战。”桑索分析道,“以太坊虽无此问题,但技术迁移量更大。执行层交易签名改造是共同需求,而执行层恰恰是三层中最易实现的,共识层与数据可用性层的升级更为复杂。”
若量子计算机提前到来?
桑索个人预测量子计算机可能于2030年代中期问世,而精简要以太坊升级计划预计在2028至2032年间完成。考虑到大型语言模型与零知识证明等技术曾早于预期突破,量子计算机在区块链完全防护前实现破解的可能性依然存在。
用户当前可通过向全新未使用地址转移以太币增强防护——新地址公钥未暴露,量子计算机无法通过肖尔算法从公钥反推私钥。未来,结合账户抽象与量子后签名的智能钱包将为资产提供保护。“我们将采用基于格或哈希的新量子后算法,并与账户抽象机制集成。”
量子后签名的尺寸挑战
在去年十一月的开发者会议上,已有团队展示兼容以太坊现有基础设施的量子后数字签名硬件钱包。但量子后签名体积庞大,最轻量级的方案尺寸仍是现有椭圆曲线数字签名算法的十倍。
桑索指出,在以太坊虚拟机中实现格密码方案将消耗巨额燃料费。已有改进提案建议通过预编译合约在核心协议外自动处理,以提升效率降低成本。将十倍于现有尺寸的签名纳入链上可能需要包括零知识可扩展透明知识论证在内的多种压缩方案。
量子紧急升级方案
布特林在2024年3月曾制定应对量子攻击的紧急方案,涉及硬分叉及一套所有权验证机制,允许用户在转入量子后地址前证明对原有地址的合法所有权。桑索透露该方案已取得进展,团队正研究让用户通过零知识证明安全验证地址种子有效性的方法。
“这是我们重点推进的项目,有望在近期的重要开发者会议上展示。”根据最终通过的改进提案,该体系可能成为量子后签名迁移的组成部分。用户可证明地址所有权后关闭账户中现有的量子脆弱模块。“通过特定改进提案,用户可自主停用椭圆曲线模块,保持原地址不变,仅能通过账户抽象与种子证明组合方案转移资产。相关讨论将在后续分叉中推进,这无疑是正确的发展方向。”
桑索强调,改进提案的筛选将是长期过程,最终由社区共识决定。首次量子后核心开发者专题会议定于2026年2月4日举行。据德雷克介绍,双周会议将“聚焦用户侧安全,涵盖专用预编译合约、账户抽象及精益虚拟机下的长期交易签名聚合方案”。

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