क्वांटम-सुरक्षित ब्लॉकचेन डिज़ाइन शुल्क और नेटवर्क की फालतू बढ़त को कम कर सकता है।

हस्ताक्षरों को खत्म करना: 96-बाइट ऑन-चेन फुಟ್प्रिंट

कई वर्षों से, क्रिप्टोग्राफिक समुदाय क्वांटम कंप्यूटिंग और ब्लॉकचेन तकनीक के बीच एक संभावित टकराव की चेतावनी देता रहा है। इस खतरे के पीछे का गणित सीधा-सादा है: ECDSA जैसे पब्लिक-की एल्गोरिदम, जो बिटकॉइन लेनदेन से लेकर स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट तक सब कुछ सुरक्षित करते हैं, क्वांटम हार्डवेयर के परिपक्व होने के बाद पर्याप्त सुरक्षा प्रदान नहीं करेंगे।

फिर भी, प्रस्तावित उपचार अक्सर बीमारी जितना ही खतरनाक प्रतीत हुआ है। पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफिक योजनाएँ नियमित रूप से फूले हुए हस्ताक्षर और विशाल शून्य-ज्ञान (ZK) प्रमाण उत्पन्न करती हैं—एक ऐसा डेटा विस्फोट जो पीयर-टू-पीयर नेटवर्क को जाम करने, माइनर्स पर हावी होने और लेनदेन शुल्क बढ़ाने का खतरा पैदा करता है।

हालांकि, एक नया वास्तुकला प्रतिमान क्वांटम सुरक्षा और नेटवर्क स्केलेबिलिटी के बीच इस शून्य-योग वाले समझौते को तोड़ने का वादा करता है। क्रिप्टोग्राफी शोधकर्ता ड्रैगोस इलिये द्वारा इम्पीरियल कॉलेज लंदन की एक टीम के साथ मिलकर विकसित, कॉम्पैक्ट शील्डड क्लाइंट-साइड वैलिडेशन (CSV) यह प्रदर्शित करता है कि पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी में संक्रमण के लिए अत्यधिक गैस शुल्क या धीमी नेटवर्क गति को स्वीकार करने की आवश्यकता नहीं है।

वास्तव में, स्वामित्व को कैसे प्रमाणित किया जाता है, इसकी पुनर्कल्पना करके और सत्यापन कार्य को सीधे उपयोगकर्ताओं के उपकरणों पर ऑफलोड करके, यह प्रोटोकॉल आज के पुराने ब्लॉकचेन की तुलना में भी कहीं हल्का ऑन-चेन फुटप्रिंट हासिल करता है।

क्वांटम स्केलेबिलिटी समस्या के मूल में एक पारंपरिक डिज़ाइन विकल्प है: हर फुल नोड द्वारा जाँच के लिए एक सार्वजनिक लेजर पर भारी डिजिटल हस्ताक्षरों को संग्रहीत करना। कॉम्पैक्ट शील्डेड CSV ऑन-चेन हस्ताक्षरों को पूरी तरह से त्याग देता है, और उन्हें 'डिग्रीफर' नामक एक नवीन क्रिप्टोग्राफिक संरचना से बदल देता है।

वास्तव में, ब्लॉकचेन पर दर्ज एक एकल-इनपुट लेनदेन में तीन संक्षिप्त 32-बाइट हैश होते हैं, जिनका कुल आकार केवल 96 बाइट है: डबल-स्पेंडिंग को रोकने के लिए एक नलिफ़ायर, एक लेनदेन प्रतिबद्धता, और स्वयं डिग्राइफर।

इलिए ने समझाया, "डिग्रीफ़र सिर्फ़ सिक्के के नलीफ़ायर, मालिक की गुप्त कुंजी, और सिक्के को खर्च करने वाले लेन-देन पर एक हैश है। इस छोटे से हैश को ऑन-चेन जोड़कर, प्रेषक अब इसके खिलाफ़ एक ऑफ-चेन ज़ीरो-नॉलेज प्रूफ़ बना सकता है।"

फ्रंट-रनर और ग्रीफिंग हमलों को निष्प्रभावी करना

क्योंकि संलग्न ZK प्रमाण का निर्माण करने के लिए मालिक की गुप्त कुंजी की निजी इनपुट की आवश्यकता होती है, दुर्भावनापूर्ण रिलेयर और फ्रंट-रनर गणितीय रूप से एक मृत अंत में पहुँच जाते हैं। इलिये ने कहा, "एक हमलावर लेनदेन को फ्रंट-रन कर सकता है, लेकिन वह एक वैध ZK प्रमाण का निर्माण नहीं कर सकता, इसलिए निश्चित रूप से वह इससे लाभ नहीं उठा सकता।"

इसके अलावा, यदि कोई हमलावर खर्च को रोकने के लिए एक विरोधी लेनदेन प्रसारित करता है, तो वैध मालिक आसानी से इस प्रयास का भंडाफोड़ कर सकता है। इलिए ने जोर देकर कहा, "उपयोगकर्ता यह दिखाकर ZK-प्रूव कर सकता है कि फ्रंट-रनिंग लेनदेन एक अमान्य ग्रिफ़िंग प्रयास है, यह दर्शाते हुए कि उसकी वास्तविक गुप्त कुंजी का नलाइफ़ायर और हमलावर के लेनदेन के साथ हैश करने पर हमलावर द्वारा पोस्ट किया गया डिग्रिफ़र उत्पन्न नहीं होता है।"

इसलिए, दुनिया भर के हर नोड को लेनदेन के इतिहास के हर हिस्से को हमेशा के लिए डाउनलोड करने, निष्पादित करने और संग्रहीत करने के लिए मजबूर करने के बजाय, कॉम्पैक्ट शील्डड सीवीएस (Compact Shielded CSV) लेनदेन में शामिल विशिष्ट उपयोगकर्ताओं पर प्रमाण डेटा को संग्रहीत करने और सत्यापित करने की जिम्मेदारी स्थानांतरित कर देता है।

अंतिम उपयोगकर्ता के दृष्टिकोण से, कॉम्पैक्ट शील्डेड सीएसवी पर एक वॉलेट चलाना एक हल्के बिटकॉइन एसपीवी क्लाइंट का उपयोग करने जैसा लगता है। इलिये ने कहा, "इसे बस कम से कम एक ईमानदार नोड से कनेक्शन की आवश्यकता होती है।" एक इनकमिंग भुगतान की पुष्टि करने के लिए, वॉलेट ऑन-चेन डेटा के खिलाफ प्रमाण के सार्वजनिक पैरामीटरों की जांच करता है और स्थानीय रूप से ZK प्रमाण को मान्य करता है। "उदाहरण के लिए, एक STARK ZK प्रूफ के लिए, यहां तक कि एक फोन पर भी, [verification] 100 मिलीसेकंड से भी कम समय लगता है," उन्होंने आगे कहा।

बाहर जाने वाले भुगतान के प्रमाण को उत्पन्न करने के लिए थोड़ी अधिक गणना की आवश्यकता होती है, लेकिन इलिये को उम्मीद है कि प्रूविंग सर्किट के परिपक्व होने के साथ यह तेज हो जाएगा। महत्वपूर्ण रूप से, क्योंकि यह आर्किटेक्चर स्थिर-आकार वाले पुनरावर्तक प्रमाणों पर निर्भर करता है, ऐतिहासिक लेनदेन की गहराई कभी भी एज उपयोगकर्ता को दंडित नहीं करती है। पोस्ट-क्वांटम प्रमाणों को ऑफ-चेन संग्रहीत करने के बारे में चिंताओं को संबोधित करते हुए, इलिये ने कहा:

"प्रूफ़ वास्तव में हस्ताक्षरों से बड़े होते हैं और उन्हें बनाने और सत्यापित करने में अधिक समय लगता है, लेकिन यह केवल तभी एक बोझ होता है जब पूरे नेटवर्क को उन्हें संग्रहीत और मान्य करना हो। चूंकि यह एक क्लाइंट-साइड सत्यापन प्रोटोकॉल है, प्रत्येक उपयोगकर्ता केवल उन सिक्कों को संग्रहीत, सत्यापित और प्रमाणित करता है जिनकी वे व्यक्तिगत रूप से परवाह करते हैं, जो कि बहुत प्रबंधनीय है।"

भंडारण के प्रभाव को समझने के लिए, इलिये ने कहा कि "आपके फोन पर एक फोटो एक प्रूफ से 20–40 गुना बड़ा होता है," और यह भी जोड़ा कि भुगतान भेजने के लिए "एक तस्वीर भेजने की तुलना में कम बैंडविड्थ और भंडारण की आवश्यकता होती है।"

शून्य स्टेट ब्लोट

जैसे-जैसे लेनदेन का इतिहास बढ़ता है, पारंपरिक एज डिवाइस अक्सर स्टेट ब्लोट (state bloat) से पीड़ित होते हैं। हालांकि, कॉम्पैक्ट शील्डड सीवीएस (Compact Shielded CSV) के तहत, लाइट क्लाइंट अपने स्वयं के अनखर्चे सिक्कों के लिए स्थिर-आकार के प्रूफ (constant-size proofs) के अलावा कोई लेनदेन इतिहास संग्रहीत नहीं करते हैं। "किसी भी अन्य चीज़ के लिए, जैसे कि यह जांचना कि क्या किसी नलिफ़ायर का कोई टकरावपूर्ण खर्च है, यह बस फुल या आर्काइवल नोड्स से पूछता है," इलिये ने बताया, और कहा कि "इतिहास की वृद्धि प्रूफ के आकार या सत्यापन समय को बिल्कुल भी प्रभावित नहीं करती है।"

इस प्रचलित धारणा के विपरीत कि क्वांटम प्रतिरोध उच्च नेटवर्क भीड़ और महंगी फीस का कारण बनता है, इलिये ने तर्क दिया कि कॉम्पैक्ट शील्डेड सीवीएस आज के गैर-क्वांटम नेटवर्क की तुलना में काफी अधिक कुशल है:

"आश्चर्यजनक रूप से, हमारी योजना भारी होने के बजाय पारंपरिक चेनों से भी कहीं अधिक हल्की और तेज़ है। हमारी लेनदेन शुल्क बहुत कम होगी और नेटवर्क की भीड़-भाड़ भी बहुत कम होगी, न केवल पूरी तरह से पोस्ट-क्वांटम होने पर, बल्कि वर्तमान स्थिति की तुलना में भी।"