BNB Smart Chain chứng minh tiền điện tử chống lượng tử vẫn hoạt động hiệu quả dù thông lượng giảm 50%

BNB Smart Chain tiến bộ trong thử nghiệm bảo mật lượng tử

Các nhà phát triển BNB Smart Chain đã hoàn thành một cuộc thử nghiệm quy mô lớn về mật mã chống lượng tử, mang lại một trong những minh chứng rõ ràng nhất cho đến nay rằng các mạng blockchain có thể chuyển đổi khỏi các hệ thống mã hóa dễ bị tấn công trước khi máy tính lượng tử trở thành mối đe dọa thực tế.

Nghiên cứu tập trung vào việc thay thế các thuật toán mật mã hiện đang được sử dụng để bảo mật giao dịch và đồng thuận của các validator bằng các giải pháp hậu lượng tử được tiêu chuẩn hóa bởi Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST).

Mặc dù các chuyên gia đều đồng ý rằng máy tính lượng tử có khả năng phá vỡ mã hóa blockchain hiện đại vẫn còn nhiều năm nữa mới xuất hiện, ngành công nghiệp đã bắt đầu chuẩn bị cho tương lai mà các hệ thống hiện tại như chữ ký ECDSA và BLS có thể không còn an toàn. Thuật toán Shor, một kỹ thuật tính toán lượng tử, về mặt lý thuyết có thể làm suy yếu mã hóa đường cong elip làm nền tảng cho hầu hết các mạng blockchain lớn.

Đề xuất của BNB Smart Chain thay thế các chữ ký giao dịch truyền thống bằng ML-DSA-44, một thuật toán chữ ký dựa trên mạng lưới được tiêu chuẩn hóa theo khung FIPS 204 của NIST. Việc tổng hợp phiếu bầu ở lớp đồng thuận cũng được nâng cấp đồng thời bằng các bằng chứng pqSTARK.

Những thay đổi này cải thiện đáng kể khả năng chống lại các cuộc tấn công lượng tử về mặt lý thuyết, nhưng cũng bộc lộ những hạn chế thực tế của cơ sở hạ tầng blockchain hiện nay.

Dưới khung tiêu chuẩn mới, kích thước giao dịch trung bình tăng từ khoảng 110 byte lên khoảng 2,5 kilobyte. Ở cấp độ mạng, kích thước khối tăng từ khoảng 130 kilobyte lên gần 2 megabyte dưới cùng mức tải giao dịch.

Trong quá trình thử nghiệm, thông lượng giảm từ 40% đến 50% tùy thuộc vào điều kiện tải công việc. Hiệu suất xuyên vùng chịu tác động mạnh nhất do các khối lớn hơn cần nhiều thời gian hơn để lan truyền qua các nút xác thực phân tán về mặt địa lý.

Mặc dù vậy, các nhà phát triển cho biết kết quả này chứng minh rằng việc chuyển đổi an toàn trước lượng tử là khả thi về mặt kỹ thuật khi sử dụng các tiêu chuẩn và cơ sở hạ tầng hiện tại.

Thử nghiệm lượng tử vẫn duy trì khả năng tương thích với kiến trúc blockchain hiện có

Một trong những đột phá quan trọng nhất nằm ở lớp đồng thuận. Mặc dù các chữ ký hậu lượng tử riêng lẻ lớn hơn đáng kể so với các chữ ký mật mã hiện có, việc tổng hợp thông qua nén pqSTARK đã giảm thiểu gánh nặng giao tiếp của các nút xác thực xuống mức có thể quản lý được.

Trong một ví dụ, sáu chữ ký của các nút xác thực với tổng dung lượng 14,5 kilobyte đã được nén thành một bằng chứng khoảng 340 byte, tạo ra tỷ lệ nén khoảng 43:1.

Đề xuất này cũng duy trì khả năng tương thích với các công cụ blockchain hiện có. Địa chỉ ví vẫn giữ nguyên ở 20 byte và tiếp tục sử dụng định dạng keccak-256, nghĩa là hầu hết các ví, SDK và hạ tầng RPC sẽ không cần thiết kế lại đáng kể.

Các nhà phát triển đã chọn ML-DSA-44 thay vì các biến thể bảo mật lớn hơn do lo ngại về hiệu quả. Mặc dù các phiên bản mạnh hơn cung cấp mức bảo vệ lý thuyết cao hơn, chúng cũng tạo ra các chữ ký lớn hơn đáng kể, điều này sẽ làm giảm thêm thông lượng. Các nhà nghiên cứu kết luận rằng ML-DSA-44 cung cấp biên độ bảo mật đủ lớn, dựa trên ước tính rằng các máy tính lượng tử có khả năng tác động đến mật mã vẫn còn ít nhất một thập kỷ nữa mới xuất hiện.

Công trình này phản ánh xu hướng ngày càng tăng trong ngành hướng tới mật mã dài hạn, khi các mạng blockchain đánh giá hiệu suất của các kiến trúc hiện có dưới các mô hình chống lượng tử.