量子時代來臨前的區塊鏈取捨：Cardano創辦人霍斯金森的警告

區塊鏈開發者們正針對未來可能出現的量子攻擊，熱烈討論協議更新方案。Cardano創辦人查爾斯·霍斯金森（Charles Hoskinson）提出警告，核心問題不在於要做出哪些改變，而在於時機。他強調，過早採取行動可能會對區塊鏈網路帶來高昂的代價。這項議題對台灣的區塊鏈社群、軟體開發者以及加密貨幣愛好者都至關重要，因為它直接影響了數位資產的安全性與效率。

根據霍斯金森的說法，保護區塊鏈免受未來量子攻擊所需的加密工具已經存在。他指出，美國國家標準與技術研究院（NIST）在2024年發布了後量子密碼標準。問題在於，如果新的協議在礦工和驗證者尚未準備好的情況下實施，將會付出什麼樣的成本？這就像是提前部署了過於複雜的防禦系統，反而拖累了整個系統的運行效率。

量子運算的威脅與機會

量子運算的崛起，對現有的加密技術構成潛在威脅。量子電腦具備破解目前廣泛使用的橢圓曲線加密（Elliptic-Curve Cryptography, ECC）演演算法的能力，這使得包括比特幣、以太坊、Solana和Cardano在內的區塊鏈網路面臨風險。然而，這種威脅並非迫在眉睫。目前對於實用型量子電腦何時出現，業界看法分歧，估計時間從幾年到十幾年不等。

霍斯金森建議，與其關注炒作和企業時間表，不如密切關注美國國防高級研究計劃局（DARPA）的量子基準測試倡議。這個倡議旨在測試不同的量子運算方法是否能夠產生有用的結果，這將為判斷量子電腦是否真正可行提供更客觀的基準。DARPA已將2033年設定為判斷實用規模量子運算是否可行的目標年份。

後量子密碼學的挑戰

後量子密碼學（Post-Quantum Cryptography, PQC）旨在開發能夠抵抗量子電腦攻擊的加密演演算法。然而，這些演演算法通常比傳統的加密演演算法效率更低，計算成本更高。霍斯金森指出，後量子密碼學通常速度慢10倍，證明大小大10倍，效率也低10倍。因此，如果貿然採用，可能會大幅降低區塊鏈的吞吐量。這就像是為了加強防禦，反而犧牲了運輸速度，對整個網路的效能造成影響。

儘管如此，區塊鏈社群必須積極應對這一挑戰。業界普遍認為，量子運算最終將會對現有的加密技術構成威脅。因此，開發和部署後量子密碼學解決方案是至關重要的。這需要區塊鏈開發者、密碼學家和硬體製造商之間的緊密合作，共同尋找兼顧安全性和效率的解決方案。

兩種主要的後量子密碼學途徑

霍斯金森指出，目前有兩種主要的後量子密碼學途徑：基於雜湊的密碼學（Hash-based Cryptography）和基於格的密碼學（Lattice-based Cryptography）。

• 基於雜湊的密碼學：這種方法使用密碼雜湊函數來創建數位簽章，被廣泛認為能夠抵禦未來的量子攻擊。基於雜湊的系統簡單、經過充分研究且設計保守，但主要用於簽署數據，不適合通用加密。以太坊正朝此方向發展。
• 基於格的密碼學：這種方法依賴於即使對於量子電腦來說也預期仍然難以解決的複雜數學問題。格密碼學不僅支援數位簽章，還支援加密和更先進的加密工具，支持者認為這使其更適合後量子時代。Cardano 正在朝這個方向發展。此外，格密碼學能夠在圖形卡上進行所有加密操作，就像進行人工智慧運算一樣，這使得可以重複利用數千億美元的人工智慧電腦，而無需構建ASIC來加速這些操作。這對於提升效率與降低成本至關重要。

Cardano的應對策略

霍斯金森並未呼籲立即進行全協議範圍的變更，轉而支持某一種方法。相反，他描述了一種分階段的緩解方法。他提到的一種選擇是使用Mithril和注重隱私的Midnight側鏈等系統，創建Cardano帳本歷史的後量子簽名檢查點。這種方法允許逐步引入後量子密碼學，同時避免對現有網路造成過大的干擾。對於台灣的區塊鏈專案而言，這種漸進式的策略或許更具實用性，可以避免一次性變更所帶來的風險。

霍斯金森強調，這些系統總是存在權衡。他表示，不能從即時確定性轉變為概率確定性。一旦做出決定，就必須接受由此產生的後果。這意味著在採用後量子密碼學時，必須仔細權衡安全性和效率之間的關係，並根據具體情況做出最佳選擇。

對台灣區塊鏈產業的啟示

霍斯金森的警告對台灣的區塊鏈產業具有重要的啟示意義。台灣在半導體製造和資訊科技領域擁有優勢，應該積極投入後量子密碼學的研究和開發，掌握未來的技術主導權。台灣的軟體開發者和硬體製造商可以合作開發高效的後量子密碼學解決方案，並將其應用於區塊鏈、智慧型手機和其他數位設備中。

此外，台灣政府應該制定相關政策，鼓勵企業和研究機構參與後量子密碼學的標準制定和測試。這將有助於確保台灣的區塊鏈產業能夠在全球後量子密碼學時代保持競爭力。同時，也應加強對台灣民眾的宣導，提高大眾對於量子運算威脅的認識，以及後量子密碼學的重要性。這有助於建立一個更加安全和可信的數位環境，促進台灣區塊鏈產業的健康發展。

總而言之，量子時代的來臨，對區塊鏈技術帶來了新的挑戰，但也提供了新的發展機遇。台灣的區塊鏈社群應該密切關注這一趨勢，積極應對，並在後量子時代繼續保持領先地位。這不僅關乎數位資產的安全，也關乎台灣在未來科技領域的競爭力。