以太坊联合创始人Vitalik Buterin周四呼吁对网络加密基础进行全面改革，警告量子计算的进步可能会破坏协议的核心部分，同时制定了一个多阶段计划来替换它们。
在X平台的一篇帖子中，Buterin指出了四个易受攻击的领域：共识层的BLS签名、数据可用性工具KZG承诺、标准用户账户使用的ECDSA签名方案，以及应用程序和二层网络使用的零知识证明系统。
他表示，每个问题都可以逐步解决，协议每一层都有专门的解决方案。”其中一个重要的上游工作是选择哈希函数，”Buterin写道。”这可能是’以太坊最后一个哈希函数’，所以明智选择很重要。”
这篇帖子发布之际，以太坊基金会已将后量子安全性提升为最高优先级。
量子计算对加密行业的威胁
量子计算机威胁着以太坊、比特币和更广泛的加密行业，因为它们最终可能破坏保护钱包和签署交易的公钥密码学，允许攻击者从暴露的公钥推导出私钥并转移资金。
为了正面应对这个问题，以太坊基金会于1月成立了一个专门的后量子团队，并于本月早些时候发布了一个名为”Strawmap”的七次分叉升级计划，该计划将在2029年前将抗量子签名和STARK友好密码学整合到网络的共识设计中。
共识层和数据可用性的解决方案
在共识层，Buterin提议用基于哈希的替代方案替换BLS签名——验证者用来批准区块的加密证明，研究人员认为这种方案更能抵抗量子攻击。他还建议使用STARKs（一种零知识证明）将许多验证者签名压缩为单个证明。
对于数据可用性，Buterin表示会有权衡。以太坊依赖KZG承诺来验证区块数据是否正确构建和可用。STARKs可以执行相同的功能，但它们缺乏一种称为线性的数学特性，该特性支持二维数据可用性采样。
“这是可以的，但如果你想支持分布式blob选择，这方面的逻辑会变得更困难，”Buterin写道。
成本挑战与聚合解决方案
用户账户和证明系统在抗量子密码学下面临着成本急剧增加的问题。验证今天的ECDSA签名成本约为3,000 gas，而基于哈希的抗量子签名成本约为200,000 gas。
对于证明来说差异更大：ZK-SNARK验证成本为300,000到500,000 gas，而抗量子STARK验证成本约为1000万gas——这个费用对大多数隐私和二层应用来说太高了。
“解决方案再次是协议层的递归签名和证明聚合，”Buterin说，他指的是以太坊改进提案8141。
根据EIP-8141，每笔交易将包含一个”验证框架”，该框架可以被STARK替换以验证其正确执行。然后，一个区块中的所有验证框架可以聚合为单个证明，即使单个签名变得更大，也能保持链上足迹较小。
Buterin表示，证明步骤可以在内存池层而不是区块生产期间进行，节点每500毫秒传播有效交易以及有效性证明。
“这是可管理的，但需要大量的工程工作，”他说。
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