BNB Smart Chain แสดงให้เห็นว่าคริปโตที่ปลอดภัยจากควอนตัมใช้งานได้จริง แม้ปริมาณงานจะลดลง 50%

BNB Smart Chain เดินหน้าทดสอบความปลอดภัยต่อควอนตัม

นักพัฒนา BNB Smart Chain ได้เสร็จสิ้นการทดสอบคริปโทกราฟีที่ทนทานต่อควอนตัมในระดับขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นหนึ่งในหลักฐานที่ชัดเจนที่สุดจนถึงตอนนี้ว่าเครือข่ายบล็อกเชนสามารถย้ายออกจากระบบการเข้ารหัสที่เปราะบางได้ ก่อนที่การประมวลผลแบบควอนตัมจะกลายเป็นภัยคุกคามที่ใช้งานได้จริง

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่การแทนที่อัลกอริทึมคริปโทกราฟีที่ใช้อยู่ในปัจจุบันเพื่อปกป้องธุรกรรมและฉันทามติของผู้ตรวจสอบ (validator) ด้วยทางเลือกหลังยุคควอนตัมที่ได้รับการกำหนดมาตรฐานโดยสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติของสหรัฐฯ (NIST)

แม้ว่าผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่จะเห็นพ้องกันว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถทำลายการเข้ารหัสบล็อกเชนสมัยใหม่ยังต้องใช้เวลาอีกหลายปี แต่อุตสาหกรรมได้เริ่มเตรียมพร้อมสำหรับอนาคตที่ระบบปัจจุบันอย่างลายเซ็น ECDSA และ BLS อาจไม่ปลอดภัยอีกต่อไป อัลกอริทึมของ Shor ซึ่งเป็นเทคนิคการประมวลผลแบบควอนตัม มีศักยภาพในเชิงทฤษฎีที่จะเจาะระบบคริปโทกราฟีเส้นโค้งวงรี (elliptic-curve cryptography) ที่เป็นรากฐานของเครือข่ายบล็อกเชนรายใหญ่ส่วนใหญ่

ข้อเสนอของ BNB Smart Chain แทนที่ลายเซ็นธุรกรรมแบบดั้งเดิมด้วย ML-DSA-44 ซึ่งเป็นอัลกอริทึมลายเซ็นแบบโครงตาข่าย (lattice-based) ที่ถูกกำหนดมาตรฐานภายใต้กรอบงาน FIPS 204 ของ NIST ขณะเดียวกัน การรวมคะแนนโหวตในชั้นฉันทามติ (consensus layer) ก็ได้รับการอัปเกรดด้วยหลักฐาน pqSTARK

การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวช่วยเพิ่มความทนทานต่อการโจมตีด้วยควอนตัมในเชิงทฤษฎีอย่างมีนัยสำคัญ แต่ก็เผยให้เห็นข้อจำกัดเชิงปฏิบัติของโครงสร้างพื้นฐานบล็อกเชนในปัจจุบันด้วยเช่นกัน

ภายใต้กรอบงานใหม่นี้ ขนาดธุรกรรมเฉลี่ยเพิ่มขึ้นจากราว 110 ไบต์เป็นประมาณ 2.5 กิโลไบต์ ในระดับเครือข่าย ขนาดบล็อกเพิ่มขึ้นจากราว 130 กิโลไบต์เป็นเกือบ 2 เมกะไบต์ ภายใต้ภาระธุรกรรมที่เทียบเท่ากัน

ในการทดสอบ ปริมาณงานลดลงระหว่าง 40% ถึง 50% ขึ้นอยู่กับสภาวะภาระงาน ประสิทธิภาพข้ามภูมิภาคได้รับผลกระทบมากที่สุด เนื่องจากบล็อกที่มีขนาดใหญ่ขึ้นต้องใช้เวลามากขึ้นในการแพร่กระจายไปยังโหนดผู้ตรวจสอบที่กระจายตัวตามภูมิศาสตร์

ถึงกระนั้น นักพัฒนาระบุว่าผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการย้ายไปสู่ความปลอดภัยต่อควอนตัมนั้นเป็นไปได้ในเชิงเทคนิค โดยใช้มาตรฐานและโครงสร้างพื้นฐานในปัจจุบัน

การทดสอบควอนตัมยังคงความเข้ากันได้กับสถาปัตยกรรมบล็อกเชนที่มีอยู่

หนึ่งในความก้าวหน้าหลักเกิดขึ้นที่ชั้นฉันทามติ แม้ว่าลายเซ็นหลังยุคควอนตัมแต่ละรายการจะมีขนาดใหญ่กว่าลายเซ็นคริปโทกราฟีที่มีอยู่มาก แต่การรวมผ่านการบีบอัด pqSTARK ได้ลดภาระการสื่อสารของผู้ตรวจสอบลงให้อยู่ในระดับที่จัดการได้

ในตัวอย่างหนึ่ง ลายเซ็นของผู้ตรวจสอบ 6 รายรวมกันเป็น 14.5 กิโลไบต์ ถูกบีบอัดเป็นหลักฐานขนาดราว 340 ไบต์ ทำให้อัตราการบีบอัดอยู่ที่ประมาณ 43 ต่อ 1

ข้อเสนอนี้ยังคงความเข้ากันได้กับเครื่องมือบล็อกเชนที่มีอยู่ ที่อยู่วอลเล็ตยังคงไม่เปลี่ยนแปลงที่ 20 ไบต์ และยังอาศัยรูปแบบ keccak-256 ซึ่งหมายความว่าวอลเล็ตส่วนใหญ่, SDK และโครงสร้างพื้นฐาน RPC จะไม่จำเป็นต้องออกแบบใหม่ครั้งใหญ่

นักพัฒนาเลือก ML-DSA-44 แทนตัวแปรด้านความปลอดภัยที่ใหญ่กว่าเนื่องจากข้อกังวลด้านประสิทธิภาพ แม้เวอร์ชันที่แข็งแรงกว่าจะให้การปกป้องในเชิงทฤษฎีสูงกว่า แต่ก็สร้างลายเซ็นที่มีขนาดใหญ่ขึ้นอย่างมาก ซึ่งจะยิ่งลดปริมาณงานลงไปอีก นักวิจัยสรุปว่า ML-DSA-44 ให้ขอบเขตความปลอดภัยที่เพียงพอ เมื่อพิจารณาจากการประเมินว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีนัยสำคัญต่อการเข้ารหัสยังคงห่างออกไปอย่างน้อยหนึ่งทศวรรษ

งานนี้สะท้อนการเปลี่ยนแปลงของอุตสาหกรรมที่กำลังมุ่งสู่คริปโทกราฟีระยะยาวมากขึ้น ขณะที่เครือข่ายบล็อกเชนประเมินว่าสถาปัตยกรรมที่มีอยู่จะทำงานได้อย่างไรภายใต้โมเดลที่ทนทานต่อควอนตัม