量子末日倒數？Vitalik 喊話以太坊全面升級密碼學！

加密貨幣社群注意啦！以太坊共同創辦人 Vitalik Buterin 近日發出警訊，警告量子電腦技術的快速發展，可能對以太坊網路的核心密碼學構成威脅。他呼籲社群展開大規模的密碼學基礎升級，並提出了多階段的具體方案。

簡單來說，就是現在保護我們數位資產的「鎖」，在量子電腦面前可能變得不堪一擊！Vitalik 的這項舉動，就像是發現家裡的安全系統有漏洞，趕緊找來專家全面升級。

四大漏洞浮上檯面！以太坊面臨前所未有的挑戰？

根據 Vitalik 在 X 平台上的貼文，他點出了四個潛在的風險領域：

• 共識層 BLS 簽名 (Consensus-layer BLS signatures)：驗證者用於批准區塊的加密證明。
• 數據可用性工具 KZG 承諾 (Data availability tools known as KZG commitments)：確保區塊數據結構正確且可用的工具。
• ECDSA 簽名方案 (ECDSA signature scheme)：標準用戶帳戶使用的簽名方案。
• 零知識證明系統 (Zero-knowledge proof systems)：應用程式和 Layer-2 網路使用的系統。

這些漏洞就像是門鎖上的弱點，一旦被量子電腦破解，後果不堪設想！

分階段升級！以太坊的量子防禦戰略藍圖

Vitalik 提出了一項分階段的解決方案，針對每個層面採取不同的應對措施。他強調了選擇雜湊函數的重要性，認為這可能是「以太坊最後一個雜湊函數」，因此必須謹慎選擇。

以太坊基金會 (Ethereum Foundation) 也將後量子安全 (Post-Quantum Security) 提升到最高優先級。他們在今年一月成立了專門的「後量子團隊」，並在本月初發布了一項名為「Strawmap」的七階段升級計畫，預計在 2029 年前將抗量子簽名和 STARK 友善的密碼學整合到網路的共識設計中。

這項計畫就像是在建造一座堅固的堡壘，逐步加強以太坊的防禦能力，抵禦量子電腦的潛在攻擊。

技術細節大公開！升級方案的重點有哪些？

讓我們深入了解一下 Vitalik 提出的具體升級方案：

1. 共識層：替換 BLS 簽名

Vitalik 建議使用基於雜湊的替代方案來替換 BLS 簽名，研究人員認為這些方案更具抗量子攻擊能力。他還建議使用 STARKs (一種零知識證明) 將多個驗證者簽名壓縮成單一證明。

這就像是將原本容易被撬開的鎖，換成更複雜、更難破解的鎖。

2. 數據可用性：權衡取捨

以太坊依賴 KZG 承諾來驗證區塊數據的正確性和可用性。STARKs 可以執行相同的功能，但它們缺乏一種稱為線性 (Linearity) 的數學特性，這會影響二維數據可用性抽樣。

這部分就像是在升級過程中，必須在性能和安全性之間做出權衡。

3. 用戶帳戶和證明系統：成本大幅增加

在抗量子密碼學下，驗證 ECDSA 簽名的成本約為 3,000 gas，而基於雜湊的抗量子簽名則需要約 200,000 gas。對於證明來說，差異更大：驗證 ZK-SNARK 的成本約為 300,000 到 500,000 gas，而抗量子 STARK 的成本約為 1,000 萬 gas，對於大多數隱私和 Layer-2 應用來說，這是一筆過高的費用。

這就像是升級安全系統的同時，也增加了運營成本，需要尋找更有效率的解決方案。

4. 解決方案：協議層遞迴簽名和證明聚合 (Protocol-layer Recursive Signature and Proof Aggregation)

Vitalik 建議採用以太坊改進提案 8141 (EIP-8141)。根據 EIP-8141，每個交易都將包含一個「驗證框架 (Validation Frame)」，該框架可以被驗證其正確執行的 STARK 替換。然後，區塊中的所有驗證框架都可以聚合到單一證明中，即使個別簽名變得更大，也能保持鏈上佔用空間較小。

這就像是採用一種更聰明的方法，將多個安全檢查合併成一個，從而降低總體成本。

工程挑戰巨大！以太坊升級之路漫漫？

Vitalik 表示，證明步驟可以在記憶池層 (Mempool Layer) 而不是在區塊生產期間發生，節點每 500 毫秒傳播有效的交易以及有效性證明。

他坦言：「這是可控的，但還有很多工程工作要做。」

這意味著以太坊的量子升級之路仍然充滿挑戰，需要社群共同努力克服。

不只以太坊！整個加密貨幣產業都面臨威脅

量子電腦對以太坊、比特幣和更廣泛的加密貨幣產業構成威脅，因為它們最終可能會破解保護錢包和簽署交易的公鑰密碼學，使攻擊者能夠從暴露的公鑰中推導出私鑰並轉移資金。

因此，以太坊的這項升級計畫，不僅對自身至關重要，也為整個產業敲響了警鐘，提醒大家必須及早應對量子電腦的威脅。

結論：以太坊能否成功抵禦量子末日？

Vitalik Buterin 的警告和升級計畫，無疑為以太坊社群帶來了一場及時雨。面對量子電腦的潛在威脅，以太坊正在積極尋求解決方案，並努力提升自身的安全性。

然而，這項升級計畫涉及複雜的技術問題，需要社群的共同努力和持續投入。以太坊能否成功抵禦量子末日，仍然是一個未知數，讓我們拭目以待！