Sonic phát triển blockchain sẵn sàng cho công nghệ lượng tử với kiến trúc đơn giản hơn

Điểm chính

• Sonic thiết kế lại cơ chế Proof-of-Stake để tránh phương pháp tổng hợp Boneh–Lynn–Shacham, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc nâng cấp chống lượng tử.
• Rủi ro từ thuật toán Shor thúc đẩy việc chuyển đổi từ Thuật toán Chữ ký Số Hình elip (ECC) sang các phương án dựa trên hàm băm.
• Mô hình đồ thị hướng không tuần hoàn (DAG) của Hệ thống Đồng thuận Sonic có thể dẫn đến giảm chi phí nâng cấp, hỗ trợ việc áp dụng công nghệ hậu lượng tử.

Mối đe dọa lượng tử thúc đẩy phương pháp mới cho bảo mật blockchain

Khi lo ngại về mối đe dọa lâu dài của máy tính lượng tử ngày càng gia tăng, các nhà phát triển blockchain đang bắt đầu xem xét lại nền tảng của bảo mật mạng. Sonic, một giao thức Proof-of-Stake, đang định vị mình là một trong số ít hệ thống được thiết kế để thích ứng dễ dàng hơn với thế giới hậu lượng tử.

Các blockchain hiện đại phụ thuộc nặng nề vào mật mã đường cong elip để bảo mật giao dịch và xác thực các thành viên mạng. Các phương pháp này là nền tảng cho các phương án ký số phổ biến như Thuật toán Ký số Đường cong Elip (ECDSA) và Ed25519. Mặc dù hiệu quả hiện nay, chúng có thể trở nên dễ bị tấn công nếu máy tính lượng tử đạt quy mô đủ lớn.

Một máy tính có khả năng chạy thuật toán Shor có thể phá vỡ các giả định mật mã này, cho phép kẻ tấn công suy ra khóa riêng từ dữ liệu công khai và làm giả giao dịch. Ngược lại, các hàm dựa trên băm vẫn tương đối kháng cự, khiến chúng trở thành trung tâm của các mô hình bảo mật thế hệ tiếp theo.

"Dù máy tính lượng tử đủ mạnh xuất hiện vào ngày mai hay 50 năm nữa, ngành công nghiệp phải sẵn sàng," Bernhard Scholz, Giám đốc Nghiên cứu của Sonic, cho biết.

Thách thức không chỉ nằm ở việc thay thế các nguyên thủy mật mã mà còn ở cách chúng được tích hợp vào các hệ thống đồng thuận hiện có. Nhiều mạng lưới proof-of-stake hàng đầu dựa vào các kỹ thuật tổng hợp chữ ký, như Boneh–Lynn–Shacham (BLS) hoặc chữ ký ngưỡng, để nén phiếu bầu của các validator thành một bằng chứng duy nhất. Các phương pháp này cải thiện hiệu quả nhưng phụ thuộc vào các giả định mật mã mà máy tính lượng tử có thể làm suy yếu.

Việc thay thế chúng không hề đơn giản. Các giải pháp thay thế hậu lượng tử, bao gồm chữ ký dựa trên mạng lưới và dựa trên hàm băm, thường có kích thước lớn hơn và đòi hỏi nhiều tài nguyên tính toán hơn. Chúng cũng thiếu các phương pháp tổng hợp hiệu quả, điều này có thể làm tăng đáng kể chi phí băng thông và xác minh.

Đây chính là điểm khác biệt trong thiết kế của Sonic. Giao thức đồng thuận của nó, được gọi là SonicCS, tránh phụ thuộc vào chữ ký tổng hợp. Thay vào đó, nó sử dụng cấu trúc đồ thị có hướng không chu trình (DAG), trong đó mỗi sự kiện mang một chữ ký riêng lẻ, kết hợp với các tham chiếu băm đến các sự kiện trước đó.
Kết quả là một hệ thống phụ thuộc vào ít khối xây dựng mật mã hơn. Việc chuyển sang các tiêu chuẩn chống lượng tử sẽ chỉ cần thay thế các phương án chữ ký mà không cần thay đổi logic đồng thuận cơ bản.

Cách tiếp cận của Sonic phản ánh một xu hướng rộng hơn trong phát triển blockchain: lập kế hoạch cho những rủi ro có thể vẫn còn cách xa nhiều năm. Mặc dù các cuộc tấn công lượng tử thực tế vẫn chỉ mang tính lý thuyết, nhưng chi phí để nâng cấp các mạng lớn đang hoạt động có thể rất cao.

Công ty cho biết sẽ tiếp tục theo dõi các diễn biến trong lĩnh vực mật mã hậu lượng tử, bao gồm các hoạt động của các tổ chức tiêu chuẩn và các nỗ lực nghiên cứu liên quan đến các hệ sinh thái lớn như Ethereum.

Hiện tại, cuộc tranh luận vẫn chủ yếu mang tính học thuật. Tuy nhiên, khi các tài sản kỹ thuật số ngày càng được tích hợp sâu vào hệ thống tài chính, khả năng chống chịu của cơ sở hạ tầng nền tảng đang thu hút sự giám sát chặt chẽ hơn. Trong bối cảnh đó, khả năng thích ứng mà không gây gián đoạn lớn có thể trở nên quan trọng không kém chính bản thân vấn đề bảo mật.