Sonic tworzy łańcuch bloków przystosowany do technologii kwantowej o uproszczonej architekturze

Najważniejsze wnioski

• Sonic przeprojektowuje proof-of-stake, aby uniknąć agregacji Boneh–Lynn–Shacham, ułatwiając aktualizacje kwantowe.
• Ryzyko związane z algorytmem Shora powoduje przejście z algorytmu podpisu cyfrowego krzywej eliptycznej na schematy oparte na hashach.
• Model skierowanego grafu acyklicznego (DAG) systemu konsensusu Sonic może doprowadzić do obniżenia kosztów aktualizacji, wspomagając wdrożenie rozwiązań postkwantowych.

Zagrożenie kwantowe pobudza nowe podejście do bezpieczeństwa blockchain

Wraz z rosnącymi obawami dotyczącymi długoterminowego zagrożenia związanego z komputerami kwantowymi, twórcy blockchainów zaczynają na nowo przemyśleć podstawy bezpieczeństwa sieci. Sonic, protokół proof-of-stake, pozycjonuje się jako jeden z niewielu systemów zaprojektowanych tak, aby łatwiej dostosować się do świata postkwantowego.

Nowoczesne łańcuchy bloków w dużym stopniu opierają się na kryptografii krzywych eliptycznych w celu zabezpieczenia transakcji i weryfikacji uczestników sieci. Metody te stanowią podstawę powszechnie stosowanych schematów podpisów, takich jak algorytm cyfrowego podpisu krzywej eliptycznej (ECDSA) i Ed25519. Chociaż obecnie są one skuteczne, mogą stać się podatne na ataki, jeśli komputery kwantowe osiągną wystarczającą skalę.

Maszyna zdolna do uruchomienia algorytmu Shora mogłaby złamać te założenia kryptograficzne, umożliwiając atakującym uzyskanie kluczy prywatnych na podstawie danych publicznych i sfałszowanie transakcji. Natomiast funkcje oparte na skrótach pozostają w dużej mierze odporne, co czyni je kluczowymi elementami modeli bezpieczeństwa nowej generacji.

„Niezależnie od tego, czy wystarczająco potężne komputery kwantowe pojawią się jutro, czy za 50 lat, branża musi być przygotowana” – powiedział Bernhard Scholz, dyrektor ds. badań w Sonic.

Wyzwanie polega nie tylko na zastąpieniu prymitywów kryptograficznych, ale także na tym, w jaki sposób zostaną one wbudowane w istniejące systemy konsensusu. Wiele wiodących sieci typu proof-of-stake opiera się na technikach agregacji podpisów, takich jak Boneh–Lynn–Shacham (BLS) lub podpisy progowe, aby skompresować głosy walidatorów w jeden dowód. Metody te poprawiają wydajność, ale opierają się na założeniach kryptograficznych, które obliczenia kwantowe mogą podważyć.

Ich zastąpienie nie jest proste. Alternatywy postkwantowe, w tym podpisy oparte na sieciach i hashach, są zazwyczaj większe i bardziej obciążające obliczeniowo. Brakuje im również wydajnych metod agregacji, co może znacznie zwiększyć koszty przepustowości i weryfikacji.

W tym miejscu projekt Sonic odbiega od standardów. Jego protokół konsensusu, znany jako SonicCS, unika polegania na zagregowanych podpisach. Zamiast tego wykorzystuje strukturę skierowanego grafu acyklicznego, w której każde zdarzenie posiada indywidualny podpis, połączony z odniesieniami skrótu do wcześniejszych zdarzeń.
W rezultacie powstał system, który opiera się na mniejszej liczbie elementów kryptograficznych. Przejście na standardy odporne na ataki kwantowe wiązałoby się z wymianą schematów podpisów bez zmiany podstawowej logiki konsensusu.

Podejście Sonic odzwierciedla szerszy trend w rozwoju blockchain: planowanie na wypadek ryzyka, które może pojawić się dopiero za kilka lat. Chociaż praktyczne ataki kwantowe pozostają w sferze teorii, koszt modernizacji dużych, działających sieci może być wysoki.

Firma oświadczyła, że będzie nadal monitorować rozwój sytuacji w zakresie kryptografii postkwantowej, w tym prace organów normalizacyjnych oraz działania badawcze związane z głównymi ekosystemami, takimi jak Ethereum.

Na razie debata pozostaje w dużej mierze akademicka. Jednak w miarę jak aktywa cyfrowe stają się coraz bardziej zakorzenione w systemach finansowych, odporność ich podstawowej infrastruktury jest przedmiotem coraz dokładniejszej analizy. W tym kontekście zdolność do adaptacji bez większych zakłóceń może okazać się równie ważna jak samo bezpieczeństwo.