8 Minute
Buterin prezintă un plan în patru părți pentru rezistența cuantică a Ethereum
Vitalik Buterin, co-fondatorul Ethereum, a publicat o hartă a drumului (roadmap) orientată spre pregătirea reţelei pentru riscurile pe care le pot aduce computerele cuantice viitoare. Pe măsură ce procesoarele capabile de operaţii cuantice devin un subiect tot mai discutat în comunitatea crypto, observaţia principală este că patru domenii fundamentale necesită actualizări pentru ca Ethereum să rămână sigur pe termen lung: semnăturile consensului validatorilor, stocarea datelor on-chain, semnăturile conturilor de utilizator şi sistemele de dovezi fără cunoaştere (zero-knowledge).
1. Semnături pentru validatori: depăşirea BLS
Planul lui Buterin recomandă înlocuirea semnăturilor BLS (Boneh–Lynn–Shacham) folosite în consensul actual cu semnături bazate pe hash, mai compacte şi rezistente la atacuri cuantice. Schemele bazate pe hash (de exemplu XMSS, LMS sau variante moderne analizate în literatura post-cuantică) sunt bine studiate în contextul securităţii post‑cuantice, dar prezintă provocări operaţionale importante, în special în alegerea funcţiei hash şi în proiectarea cheilor şi a structurii Merkle subiacente.
Un risc critic pe care l-a subliniat Buterin este alegerea funcţiei hash ca element de durată: această alegere ar putea deveni, în esenţă, „ultima funcţie hash a Ethereum”, cu implicaţii pe termen lung pentru toate funcţionalităţile ce se bazează pe hash. Din acest motiv, proiectarea atentă, revizuirea largă din partea comunităţii şi opţiunile de migrare graduală sunt esenţiale. Tranziţia semnăturilor la scheme post‑cuantice trebuie făcută astfel încât să menţină securitatea validatorilor şi integritatea consensului, să limiteze timpii de sincronizare şi să păstreze proprietăţile de rezilienţă ale reţelei.
Din punct de vedere tehnic, migrarea presupune:
- evaluarea alternativelor hash‑based certificate (XMSS, LMS, scheme statice sau stateless hibrid),
- definirea unei scheme de rotaţie/înnoire a cheilor și de atașare a certificatelor pentru a evita blocarea în versiuni incompatibile,
- analize de compatibilitate cu pachetul de software al validatorilor (client‑side) și simulări de performanță pentru a estima costul computațional și efectul asupra latenței blocurilor.
Implementarea practică ar nevoie de protocoale de upgrade, testnet‑uri extinse și audituri criptografice independente pentru a valida alegerea funcției hash și parametrii schemei.
2. Stocarea datelor: de la KZG la STARK
În prezent, Ethereum folosește angajamente KZG (Kate–Zaverucha–Goldberg) pentru stocarea şi verificarea blob‑urilor de date. KZG este eficient în dimensiune şi verificare, dar se bazează pe ipoteze bilineare și pe structuri algebrice care pot deveni vulnerabile în faţa calculului cuantic avansat, în funcţie de evoluţia criptanalizei post‑cuantice.
Buterin propune migrarea către STARK‑uri (scalable transparent arguments of knowledge), care oferă dovezi zero‑knowledge transparente (fără setup de încredere) şi sunt concepute pentru rezistenţă mai bună la ameninţările cuantice. zk‑STARK‑urile irosesc, în general, resurse de calcule mai mari la generare, dar oferă avantaje cruciale: transparenţă, transparenţă a parametrilor și asigurări bazate pe ipoteze mai simple (de ex. funcţii hash şi ipoteze de uniformitate) comparativ cu schemele bazate pe curbe eliptice sau pe pairings.
Trecerea de la KZG la STARK va necesita un efort inginereasc substanţial la nivelul:
- adaptării formatelor de blob și a formatului de disponibilitate a datelor (data availability),
- construcţiei pipeline‑urilor de proving/verification care să permită generare off‑chain eficientă și verificare on‑chain compactă,
- optimizării costurilor de gaz asociate verificării, probabil prin agregare recursivă sau compressie a dovezilor.
Este fezabil din punct de vedere tehnic, dar implică timp de dezvoltare, testare și monitorizare a performanței pentru a se asigura că disponibilitatea și verificabilitatea datelor on‑chain nu sunt compromise. Adoptarea STARK‑urilor poate crește reziliența pe termen lung a disponibilităţii datelor on‑chain și a verificărilor de blob, reducând supra‑dependenţa de construcţii criptografice care ar putea fi subminate de calculul cuantic.
3. Conturi și semnături ale utilizatorilor: suport pentru scheme post‑cuantice
Conturile de utilizator din Ethereum se bazează în mare parte pe chei ECDSA (curba secp256k1), care, în teorie, sunt vulnerabile la algoritmi cuantici avansaţi (Shor). Soluţia propusă de Buterin este extinderea flexibilităţii conturilor astfel încât să accepte diverse scheme de semnătură, inclusiv scheme post‑cuantice precum cele bazate pe reţele de tip lattice (de exemplu, scheme inspirate din NTRU sau Kyber), sau scheme bazate pe hash (SPHINCS+, XMSS) — şi, eventual, scheme hibride.
Un compromis imediat va fi costul computațional mai mare și, implicit, consum mai mare de gaz pentru semnăturile post‑cuantice. Acesta este un punct critic: în practica curentă, orice creştere semnificativă a costului semnăturilor pentru tranzacţii obișnuite poate afecta adopţia şi experienţa utilizatorilor. Totuşi, Buterin subliniază că tehnici la nivel de protocol, cum ar fi agregarea recursivă a semnăturilor şi agregarea dovezilor (proof aggregation), pot reduce dramatic aceste costuri în timp.
Concepte-cheie pentru suportul conturilor multi‑schemă includ:
- abstracţia contului (account abstraction) care permite definirea logicii de validare a semnăturii la nivel de cont; astfel, conturile pot specifica ce scheme acceptă şi cum sunt validate semnăturile,
- formate standardizate pentru ataşarea metadatelor despre scheme (identificatori de algoritm, parametri, versiuni),
- metode de tranzitie care permit conturilor existente să migreze treptat către scheme post‑cuantice (schimbări de adresă, multiple prove‑of‑possession etc.).
Pe termen lung, combinarea account abstraction cu mecanisme de agregare (inclusiv semnături multimerkle sau scheme de agregare recursive) poate menţine costurile on‑chain reduse, păstrând totodată compatibilitatea cu o gamă largă de scheme criptografice.
Buterin a sugerat conceptul unui mempool eficient din punct de vedere al lățimii de bandă, bazat pe STARK recursiv, încă din ianuarie.
4. Dovezi zero‑knowledge: agregare recursivă pentru controlul costurilor
Dovezile rezistente la computere cuantice, precum zk‑STARK, au avantaje evidente de securitate şi transparenţă, însă sunt, de obicei, mai mari ca dimensiune și pot genera costuri de verificare on‑chain mai ridicate. Hartă de parcurs pune accentul pe agregarea recursivă, o tehnică prin care numeroase semnături şi dovezi sunt comprimate într‑o singură dovadă „master” sau într‑un cadru de validare compact.
Agregarea recursivă funcţionează astfel încât mii de dovezi individuale să fie validate off‑chain, iar rezultatul să fie prezentat on‑chain sub forma unei dovezi agregate, mult mai compacte. Avantajele practice includ reducerea costurilor de gaz per validare, păstrarea debitului reţelei și limitarea efectului negative asupra finalității tranzacțiilor.
Implementarea agregării recursive implică provocări tehnice notabile:
- construcţia unei rutine de proving recursivă robustă și eficientă,
- sincronizarea modelelor off‑chain de proving cu mecanismele on‑chain de verificare,
- garantarea compozabilităţii între diferite scheme zk (de ex. combinarea STARK‑urilor cu alte scheme dacă este necesar),
- managementul securităţii în cazul refuzului de serviciu sau al atacurilor de tip spam asupra mempool‑ului agregator.
Pe termen mediu, agregarea recursivă pare a fi una dintre cele mai promiţătoare strategii pentru a face dumnezeiască compatibilitatea între rezistenţa cuantică şi costurile operaţionale rezonabile pe Ethereum.
Implicaţii practice şi paşi următori
Buterin a menţionat, de asemenea, propuneri comunitare precum Lean Ethereum și a evidenţiat viziunea Ethereum Foundation Strawmap pentru reducerea continuă a timpului de slot şi a timpului de finalitate. Schimbările propuse vor necesita actualizări de protocol, un efort ingineresc extins şi coordonare amplă a comunităţii: dezvoltatori de client, operatori de noduri, validatori, echipe de audit și organizații de cercetare criptografică trebuie să colaboreze.
Pentru dezvoltatori şi validatori, etapele recomandate includ:
- cercetare timpurie și selecție atentă a funcţiei hash şi a parametrilor schemei hash‑based pentru semnături,
- pilotare şi integrare a STARK în fluxurile de availabilitate a datelor (data availability) şi verificare de blob,
- dezvoltarea şi testarea mecanismelor de account abstraction care acceptă scheme multiple de semnătură,
- dezvoltarea primitivelor pentru agregare recursivă şi rularea de benchmarkuri pentru estimarea costurilor on‑chain şi off‑chain,
- audituri criptografice şi revizuiri publice pentru toate componentele cheie.
Pe lângă aspectele tehnice, există şi considerente de guvernare şi standardizare: alegerea unei funcţii hash „finale” sau tranziţia la STARK implică adoptare progresivă, posibile propuneri EIP (Ethereum Improvement Proposals) şi mecanisme de backward compatibility. De aceea este important ca propunerile să fie deschise şi discutate pe canale oficiale (forumuri, repository‑uri, conferinţe) și să includă testări pe testneturi publice și rețele canary pentru a verifica interoperabilitatea clienților.
Din perspectiva securităţii, o strategie robustă ar combina:
- redundanţă şi diversitate criptografică (sprijin pentru mai multe scheme și posibilitatea de a roti schemele),
- măsuri de atenuare a riscurilor în timpul tranziţiilor (fallbacks, time‑locks, semnături multiple pentru operaţiuni critice),
- planuri de reacţie la incidente şi actualizări rapide de parametri în cazul în care apar noi vulnerabilităţi criptografice).
În concluzie, propunerea lui Buterin oferă o foaie de parcurs pragmatică: nu există o soluţie miraculoasă, dar o combinaţie de scheme post‑cuantice selectate cu atenţie, integrarea STARK pentru disponibilitatea datelor şi adoptarea agregării recursive oferă o cale realistă către rezilienţa cuantică a Ethereum. Realizarea acestui obiectiv va necesita timp, resurse şi o colaborare strânsă între cercetători, dezvoltatori şi operatorii reţelei, dar abordarea propusă prioritizează securitatea pe termen lung fără a compromite funcţionalitatea şi scalabilitatea ecosistemului.
Sursa: cointelegraph
Lasă un Comentariu