XRP Ledger: aktualizacja odporna na ataki kwantowe do 2028 r.

Droga XRP do kryptografii postkwantowej

Badanie, opublikowane w ramach planu rozwoju protokołu XRP Ledger Foundation na rok 2027, analizuje wprowadzenie ML-DSA-44 – znormalizowanego algorytmu podpisu cyfrowego odpornego na ataki kwantowe – na wszystkich kontach łańcucha bloków, wśród walidatorów oraz podmiotów publikujących listy walidatorów.

Proponowana zmiana pozwoliłaby użytkownikom i operatorom sieci na zastąpienie istniejących kluczy kryptograficznych alternatywnymi rozwiązaniami zaprojektowanymi tak, by wytrzymać ataki ze strony wystarczająco wydajnych komputerów kwantowych.

Badania opierają się na ogłoszonym wcześniej przez firmę Ripple celu osiągnięcia pełnej gotowości postkwantowej do 2028 r., ale zawierają bardziej szczegółową ocenę prac niezbędnych do osiągnięcia tego celu.

Obecnie konta w XRP Ledger wykorzystują algorytmy kryptograficzne secp256k1 lub Ed25519, z których oba mogłyby teoretycznie zostać złamane przez wystarczająco zaawansowane komputery kwantowe wykorzystujące algorytm Shora.

Problem wykracza poza pojedyncze portfele XRP. Walidatorzy polegają na podpisach kryptograficznych w celu uwierzytelniania transakcji i koordynowania konsensusu sieciowego, podczas gdy wydawcy list zaufanych walidatorów pomagają określić, którzy operatorzy uczestniczą w tym procesie.

Udany atak na te systemy mógłby umożliwić złośliwym podmiotom podszywanie się pod legalne konta lub walidatorów, potencjalnie zagrażając bezpieczeństwu sieci.

Propozycja Fundacji zakłada wprowadzenie obsługi algorytmu ML-DSA-44 we wszystkich tych systemach, umożliwiając użytkownikom migrację, zanim istniejące zabezpieczenia kryptograficzne staną się podatne na ataki.

Jednak aktualizacja wiązałaby się ze znacznymi kosztami technicznymi.

Zgodnie z wynikami badań transakcje wykorzystujące proponowane podpisy odporne na ataki kwantowe mogłyby zajmować około 5 331 bajtów pamięci, w porównaniu z 1 704 bajtami w przypadku konwencjonalnej płatności. Oznacza to wzrost o około 213%, co może potencjalnie wpłynąć na przepustowość sieci, przechowywanie historii transakcji oraz koszty operacyjne.

Fundacja szacuje, że wdrożenie wymagałoby około 640 godzin pracy programistycznej oraz 400 dodatkowych godzin na przegląd, przy czym przewidywane koszty przeglądu, audytu i powiązane wydatki wyniosłyby łącznie od 215 000 do 255 000 dolarów, nie uwzględniając początkowych nakładów na rozwój.

W badaniach wskazano również nierozstrzygnięte kwestie dotyczące opłat transakcyjnych, migracji kont oraz kompatybilności z istniejącym oprogramowaniem. Samo dodanie klucza standardowego odpornego na ataki kwantowe nie zapewniłoby pełnego bezpieczeństwa konta, gdyby jego pierwotny, podatny na ataki klucz główny pozostał aktywny.

Wdrożenie zostało już przetestowane w środowisku AlphaNet sieci, jednak przed wdrożeniem konieczne są dalsze prace programistyczne i przeglądy bezpieczeństwa.

Plan działania przewiduje przeprowadzenie analizy migracji w pierwszej połowie 2027 r., a następnie prace rozwojowe, przegląd i audyt pod koniec 2027 r. lub w 2028 r. Nie zatwierdzono jeszcze daty uruchomienia sieci głównej.

W kwietniu firma Ripple ogłosiła czterofazową strategię bezpieczeństwa kwantowego, obejmującą wdrożenia eksperymentalne, planowanie awaryjne oraz współpracę z firmą zajmującą się bezpieczeństwem Project Eleven. Partnerstwo to obejmuje badania nad hybrydowymi systemami podpisywania łączącymi podpisy tradycyjne i postkwantowe, a także testy walidatorów i prototypy portfeli powierniczych.

Łańcuchy bloków przygotowują się na wyzwania postkwantowe

XRP Ledger nie jest jedyną platformą przygotowującą się na pojawiające się zagrożenie.

Programiści Bitcoina rozważają BIP 360 – propozycję, która wprowadziłaby nowy typ wyjścia mający na celu ograniczenie ujawniania klucza publicznego. Niedawno długoletni programista Bitcoin Core zaproponował umieszczenie tajnych „kwantowych min”, które mogłyby sprawić, że próby kwantowej kradzieży bitcoinów stałyby się potencjalnie kosztownymi błędami.

Ethereum włączyło odporność na ataki kwantowe do swojego długoterminowego planu rozwoju, a proponowane zmiany w architekturze walidatorów i uwierzytelnianiu kont mają na celu szersze ulepszenia planowane na około rok 2029. Programiści Solany zbadali postkwantowy schemat podpisów Falcon, podczas gdy Starknet prowadzi badania nad potencjalnym przejściem z warstwy 2 sieci Ethereum na niezależny łańcuch bloków warstwy 1, częściowo w celu uzyskania większej kontroli nad swoim planem działania w zakresie bezpieczeństwa postkwantowego.

Chociaż żaden komputer kwantowy nie wykazał jeszcze zdolności do złamania kryptografii zabezpieczającej główne łańcuchy bloków, Fundacja XRP Ledger twierdzi, że wczesne przygotowania są niezbędne, ponieważ wymiana systemów kryptograficznych w działającej sieci może zająć lata.

Jeśli proponowana poprawka zostanie pomyślnie wdrożona, XRP Ledger może znaleźć się wśród pierwszych dużych łańcuchów bloków obsługujących natywne podpisy postkwantowe zarówno dla zwykłych kont, jak i walidatorów.