Ethereumil tekib kiiruse ja turvalisuse vahel valik kvantmuutusega

Kvanttähte: Tõeline, kuid mitte kohe ohustav

Ethereum toetub krüptograafilistele süsteemidele, mis jäävad turvalised ka klassikaliste arvutite ees. Siiski võiksid piisavalt arenenud kvantarvutid ühel päeval need süsteemid murda, mis võiks avaliku võtmega seotud privaatsed võtmed avalikuks teha ja miljardites väärtuses olevat varandust ohustada.

Ethereumi kvantturvalisuse algatus annab selge sõnumi: kohe ohu ei ole, kuid tegevuse edasilükkamine pole võimalik.

Ülemaailmse, detsentraliseeritud võrgu täiendamine on keerukas, mitmeaastane töö, mille jaoks on vajalik:

Seetõttu kavatseb Ethereum saavutada kvantturvalisuse valmisoleku umbes aastal 2029, palju enne kui kvantturvalisuse ohu oodatakse praktiliselt realiseeruvaks.

Miks võib kvantturvaline krüptograafia Ethereumi aeglustada

Esmapilgul kaasneb kvantturvalise krüptograafiaga oluline kompromiss: paljud postkvantkriptograafiaskeemad on ressursinõudlikumad kui Ethereum praegu kasutatavad krüptograafilised süsteemid.

Võrreldes tänapäevaste krüptograafiliste allkirjadega on enamik postkvantalternatiive tavaliselt:

• suurte allkirjadega, mis suurendavad andmehulka ühe tehingu kohta

• allkirjade kontrollimiseks rohkem arvutusressursse nõudvad

• efektiivset sisemist agregaatorvõimet puudutavad

See teeb Ethereumile kolm olulist väljakutset:

Laiusriba ja salvestusruum

Suuremad allkirjad põhjustavad:

Arvutuskulud

Allkirju kontrollivad valideerijad. Kui need allkirjad muutuvad keerukamaks:

Agregaatorvõime kaotus

Ethereumi konsensuse kiht kasutab praegu Boneh-Lynn-Shacham (BLS) allkirju, mis võimaldavad efektiivset agregaatorvõimet. Enamik kvantturvalisi skeeme ei toeta seda funktsiooni loomupäraselt, mis loob olulise skaalatavuspiirangu.

Konsensuse kihi probleem

Olemasolevate kõige olulisemad jõudluse riskid on seotud Ethereumi konsensuse kihtiga. Tuhandeid valideerijaid esitavad hetkel attestatsioone, mida agregaatorvõimega BLS-allkirjadega efektiivselt kokku pakkuda. See aitab säilitada:

Paljud kvantturvalised alternatiivid ei paku praegu sama taset efektiivsust, eriti agregaatorvõime alal.

Kui Ethereum lihtsalt asendaks BLS-i raskema alternatiiviga, võiks võrk kokku puutuda:

• aatuma blokkide leviku

• kõrgema valideerijakoormusega

• madalamaga üldise efektiivsusega

Teadsid sa? Ethereum ei asenda allkirju otse. Selle asemel kasutab see SNARK-e, et kokku pakkuda tuhandeid raskusi tõendusi üheks kompaktseks krüptograafiliseks tšekiks.

Ethereumi lahendus: ära asenda, vaid üleprojekteeri

Selle asemel, et aktsepteerida jõudluse langust, järgivad Ethereumi arendajad targemat teed: süsteemi üleprojekteerimine nii, et see toimiks kvantturvaliste piirangutega. Põhiline idee on SNARK-põhine agregaatorvõime.

Mis seda hõlmab?

Selle asemel, et kontrollida tuhandeid suuri allkirju ükshaaval, kontrollib võrk ühte kompaktset krüptograafilist tõendust, mis kinnitab kõigi alusallkirjade kehtivust.

See meetod:

• pakkub suuri andmehulki kompaktseteks tõendusteks

• vähendab kontrollimise koormust

• aitab säilitada skaalatavust

Lihtsalt öeldes töötab Ethereum selle üle, et taastada efektiivsus ressursinõudlikuma krüptograafia peale.

Teostuskiht: kus kasutajad seda tunnevad

Teostuskiht, kus toimuvad rahakotid ja tehingud, on see koht, kus kasutajad mõju kõige otsesemalt tunnevad.

Võimalikud kohandused hõlmavad:

• veidi kõrgemaid gaaskulusid keerukama allkirjade kontrollimise tõttu

• uuendatud rahakottide disaini, mis kasutab kontode abstraktsiooni

• faasipõhist migratsiooni asemel äkkt, kogu võrgu ulatuses toimuvat üleminekut

Eesmärk on häirete minimeerimine samal ajal, kui:

• vana ja uus krüptograafiline süsteem toimivad kõrvuti

• kasutajad saavad oma ajataabelis uuendada

• arendajad saavad kontrollitud viisil kohanduda

Teadsid sa? Kvantturvalised täiendused ei puudu ainult turvalisusest. Need on täielikult kihtide kaupa laienev väljakutse, mis hõlmab krüptograafiat, võrgutehnoloogiat, majandust ja rahakottide disaini. Ethereum muudab potentsiaalse peavalu inseneriliseks võimaluseks.

Varjatud kulud: andmed ja võrgukoormus

Kvantturvaline krüptograafia mõjutab rohkem kui üksikut tehingut. See paneb lisakoormuse ka Ethereumi andmekihile.

Suuremad krüptograafilised elemendid võivad:

• suurendada andmete kättesaadavuse süsteemidele avaldatavat survet

• mõjutada skaalatavuslahendustes kasutatavat blob-salvestust

• komplitseerida võrgus levikut

Seetõttu hõlmab Ethereumi teekond täiendusi mitmes kihis, mitte ainult allkirjade asendamist.

Tegelik kompromiss: turvalisus vs efektiivsus, või mõlemad

Põhimõtteliselt läheb arutelu kiirusest palju kaugemale. See on tasakaalu leidmine:

• turvalisuse (kaitse kvantatahkete rünnakute eest)

• jõudluse (läbilaskevõime ja viivitus) vahel

• maksumuse (gaasitasud ja valideerijate ressursid)

• detsentraliseerimise (sõlmede nõuete ligipääsetavuse säilitamine)

Kui kvantturvalisi täiendusi halvasti rakendada, võib see põhjustada:

Kuid kui neid korralikult rakendada, võib see:

Teadsid sa? Kui ei rakendata ettevaatlikku inseneritööd, võib kvantturvaline krüptograafia tõsta gaasitasusid ja väiksemad valideerijad välja suruda. Ethereumi mitmekihiline lähenemine on suunatud sellele, et võrk jääks kiireks, taskukohaseks ja tõesti detsentraliseerituks.

Miks liigub Ethereum ettevaatlikult

Ethereum vältib taibaselt kiirteid ühegi konkreetse lahenduse poole. Sellel on mitmeid põhjusi.

Vale krüptograafiline süsteem valida võib:

• sisse tuua uusi haavatavusi

• lülitada võrgu ebapiisavalt efektiivsesse disaini

• avada rünnakupinnad, mida varem ei olnud

Selle asemel prioriteerivad arendajad krüptograafilist paindlikkust:

• võimalust algoritme ajas vajadusel täiendada

• elastikkust uute avastuste reageerimiseks

• irreversiivsete kompromisside vältimist

Kas kvantturvaline krüptograafia aeglustab Ethereumit?

Kvantturvalise krüptograafia poole liikumine paljastab sügavama tõe. See ei ole lihtsalt turvalisuse küsimus. See on täielikult kihtide kaupa laienev inseneritöö väljakutse, mis hõlmab krüptograafiat, võrgutehnoloogiat, majandust ja kasutajakogemust.

Kui Ethereum kvantturvalist krüptograafiat oma alusehituse üleprojekteerimata adopteeriks, muutuks võrk peaaegu kindlasti raskemaks, aeglasemaks ja käivitamiseks kallimaks.

Kuid see ei ole Ethereumi järgitav strateegia. Selle asemel kasutab see mitmeid tehnoloogiaid kvantturvalisuse koorma neelamiseks ilma, et kulud kasutajatele läheksid:

• SNARK-põhist agregaatorvõimet

• kontode abstraktsiooni

• protokollitasemelise üleprojekteerimise

• mitmekihilist optimeerimist

Ethereum töötab selle üle, et neelata kvantturvalisuse koorma ilma, et kasutajad selle tagajärgi kanda peaksid.