BNB Smart Chainは、スループットが50％低下したにもかかわらず、量子耐性のある暗号技術が機能することを実証しました。

BNB Smart Chain、量子セキュリティテストを推進

BNB Smart Chainの開発チームは、量子耐性暗号の大規模テストを完了し、量子コンピューティングが現実的な脅威となる前にブロックチェーンネットワークが脆弱な暗号システムから移行できることを示す、これまでで最も明確な実証の一つを提供しました。この研究は、取引のセキュリティやバリデーターのコンセンサスを確保するために現在使用されている暗号アルゴリズムを、米国国立標準技術研究所（NIST）が標準化したポスト量子暗号の代替技術に置き換えることに焦点を当てています。

現代のブロックチェーン暗号を破る能力を持つ量子コンピュータの実用化にはまだ数年を要するという点で専門家の見解は一致していますが、業界では、ECDSAやBLS署名といった現行システムがもはや安全でなくなる可能性のある将来に備え始めています。量子計算技術であるショア（Shor）のアルゴリズムは、理論上、主要なブロックチェーンネットワークの基盤となっている楕円曲線暗号を破る能力を持っています。

BNB Smart Chainの提案では、従来のトランザクション署名を、NISTのFIPS 204フレームワークで標準化された格子ベースの署名アルゴリズム「ML-DSA-44」に置き換えます。同時に、コンセンサス層の投票集計もpqSTARK証明を用いてアップグレードされます。

これらの変更によって量子攻撃に対する理論上の耐性は大幅に向上する一方、現在のブロックチェーンインフラの実用上の限界も露呈することになります。新しいフレームワークの下では、平均トランザクションサイズは約110バイトから約2.5キロバイトに増加します。ネットワークレベルでは、同等のトランザクション負荷下でブロックサイズが約130キロバイトから2メガバイト近くまで増加します。

テストではワークロードに応じてスループットが40～50%低下しました。より大きなブロックは地理的に分散したバリデーターノード間で伝播するまでに時間を要するため、地域間のパフォーマンスへの影響が最も顕著でした。それでも開発者らは、この結果が現在の標準とインフラを活用して量子耐性のある移行が技術的に実現可能であることを示していると述べています。

量子テストは既存のブロックチェーンアーキテクチャとの互換性を維持

重要な進展の一つはコンセンサス層で実現されました。個々のポスト量子署名は従来の暗号署名より大幅に大きくなりますが、pqSTARK圧縮による集約により、バリデーター間の通信オーバーヘッドは許容可能なレベルまで低減されました。 ある例では、合計14.5キロバイトの6つのバリデーター署名が約340バイトの証明に圧縮され、約43対1の圧縮率を達成しました。

また、この提案は既存のブロックチェーンツールとの互換性も維持しています。ウォレットアドレスは20バイトのまま変更されず、引き続きkeccak-256形式を採用するため、ほとんどのウォレット、SDK、およびRPCインフラストラクチャにおいて大幅な再設計は不要です。開発者らは効率性を考慮し、セキュリティレベルの高いバリエーションよりもML-DSA-44を選択しました。より強力なバージョンは理論上の保護レベルが高いものの、署名のサイズが大幅に大きくなり、スループットをさらに低下させるためです。 研究者らは、暗号学的に実用可能な量子コンピュータの実現まで少なくとも10年はかかるとの予測を踏まえ、ML-DSA-44が十分なセキュリティマージンを提供すると結論付けました。この取り組みは、ブロックチェーンネットワークが既存のアーキテクチャが量子耐性モデル下でどのように機能するかを評価する中、業界が長期的な暗号技術へとシフトしつつあることを反映しています。