处理减慢比特币速度的大型后量子签名可以通过更大的区块来解决,或者使用 STARK 证明聚合签名。
StarkWare 联合创始人 Eli Ben-Sasson 表示,ZK STARK 是解决比特币量子安全带来的问题的最佳方式,同时也是实现大规模采用的最佳方式。更重要的是,他声称 Blockstream 创始人 Adam Back 也同意这一观点。
Ben-Sasson 本周因其关于 X 将比特币通货膨胀率提高到每年 4% 的争议性建议而成为新闻焦点。格罗克对答复的分析发现“对该提案的明确支持为零”。但作为 STARK(量子安全、基于哈希的零知识证明)的共同发明者,他的立场更加坚定,一些领先的比特币研究人员也支持这一概念。 Ben-Sasson 自己的项目 Starknet 上周宣布了自己的三阶段项目,以实现量子安全。
比特币上的大PQ签名问题
向比特币添加零知识证明并不能使区块链量子本身变得安全。 ZK 证明是解决因向比特币添加更大的后量子 (PQ) 签名方案而引起的问题的一种方法。
美国国家标准与技术研究院 (NIST) 目前批准的 PQ 签名数量比比特币现有的 ECDSA 和 Schnorr 签名方案大 10 到 100 倍。
一些人认为这可能会使区块链速度减慢至每秒少于 1 笔交易。但一个区块的所有大型交易签名都可以压缩成一个微小的 ZK STARK 证明。由于证明比包含现有签名要小得多,因此区块链最终可能会运行得更快。
“如果他们不允许 ZK STARK 聚合,那么这肯定是一个非常不幸的举动,因为它不会真正解决问题......问题在于‘每个人都可以真正使用比特币吗?’”Ben-Sasson 说。
资料来源:伊莱·本-萨森
量子替代方案:增加比特币的区块大小
PostQuantum.com 的作者兼 Applied Quantum 的创始人 Marin Ivezic 告诉 ,比特币的 SegWit 方案将大签名的影响降低了 75%。但他对 NIST ML-DSA-44 方案(每个签名有 2,420 字节)的建模“将区块容量从目前的 2,500 到 3,000 笔交易减少到大约 500 到 700 笔交易。这就是区块大小争论的根源。”增加比特币的区块大小是一个真正的替代方案,但社区在 2017 年将区块大小加倍的提议上存在分歧。许多反对的论点仍然相关,因为这是一个生硬的解决方案,要求每个节点携带、存储和验证更多的数据。这更加昂贵并且需要更多设备,批评者认为这将推动网络走向集中化。
Blockstream Research 最近几个月一直在尝试压缩用于比特币的基于哈希的后量子签名方案的大小。它提出了很有前途的 SHRINCS 和 SHRIMPS 方案,其日常签名大约是比特币当前签名的五倍,但如果你丢失了钱包并需要复活它,则最多可达 40 倍。
虽然 SHRINCS 已用于在 Liquid 侧链上签署真实交易,但其开发仍处于早期阶段,并且在复杂性和可用性方面存在缺陷。更大的签名也会减慢区块链的速度,除非增加块大小。
PostQuantum.com 的作者兼 Applied Quantum 的创始人 Marin Ivezic 在谈到增加区块大小时表示:“提高本地容量是最简单的工程答案,也是最难的治理答案。” “我们只是没有时间进行这些辩论。”
ZK证明聚合有优势
增加,但可以说它会更好地保持去中心化,同时也使比特币更加高效。最简单地说,ZK 证明是一种用数学方法证明某事物存在的方法,而无需包含所有细节。例如,ZK 证明可以证明您知道保险箱的组合,而无需告诉其他人该组合是什么。
从技术上讲,为单个区块生成 ZK 证明只需要完成一次(尽管生成额外的备份以实现冗余更安全),而且这样做所需的设备看起来比商业挖矿设置便宜得多。
Lean Ethereum 的规格适用于证明成本低于 100,000 美元(并且可以在普通家庭中运行)的设备。与此同时,验证 ZK 证明几乎可以在任何设备上完成,包括 Raspberry Pi。
Ben-Sasson 表示,Greg Maxwell 和 Mike Hearn 等早期比特币开发者“非常看好 ZK STARK,它是后量子安全且没有可信设置”,他相信 Bitcoin Core 开发者 Luke Dashjr 和 Blockstream 创始人 Adam Back 正在接受这个想法。
“我亲自从他们那里听到了这一点。他们看好与 ZK STARK 相关的事情并使用 ZK STARK。我认为他们每个人都说得很好,无论是在私下还是公开场合,都表示赞成。Adam Back 和 Luke Dashjr 并不完全同意所有事情,但在这一点上,我认为他们实际上同意这是一项伟大的技术,在正确的条件下,可以找到通往比特币的道路。”
联系Back寻求评论,但没有收到回复。
以太坊研究员 Justin Drake 公开表示,他希望比特币采用 Lean Ethereum 的 ZK 证明聚合技术,使其成为整个行业的标准。由于政治原因,这可能不可行。
以太坊的目标是到 2029 年实现后量子。来源:以太坊基金会
比特币特定的 ZK 提案
考虑到比特币的保守文化,将 ZK 添加到比特币中最政治实用的方式可能是重新启用 OP_CAT,这是中本聪编写的九行代码。 “[他]甚至介绍了然后又删除了,”本-萨森说。 “如果你添加这一点,你可以获得诸如 STARK 证明、聚合和后量子安全之类的东西。”
“我认为这是最好、最安全的解决方案,它将真正、真正地重新启动中本聪真正开始和想要的这段旅程。”
尽管大约 12 到 24 个月前人们对 OP_CAT 产生了浓厚的兴趣,但它最近似乎失去了动力(尽管比特币治理以神秘的方式进行)。
还有更多的推测性提案,包括 OP_STARK_VERIFY ,它将添加专门设计的操作码,以更有效地验证比特币上的 STARK。 BIP-360 的共同作者 Ethan Heilman 提议将比特币的签名和公钥聚合到一个名为 BitZip 的 STARK 证明中。海尔曼今年早些时候告诉 ,有两种主要方法可以实现预期结果:
但机会有多大呢?
伊维齐克表示,比特币的治理,而不是技术能力,才是症结所在。