Jak Nervos CKB osiąga opór kwantowy w erze komputerów kwantowych

O CKB i oporności kwantowej – Jak Nervos Network przygotowuje się na kwantową przyszłość

Szybki rozwój obliczeń kwantowych zaczyna stanowić realne i pilne zagrożenie dla obecnych systemów kryptograficznych.

W przeciwieństwie do klasycznych komputerów, które działają na bitach binarnych i wymagają astronomicznych ilości czasu na rozwiązywanie zagadek kryptograficznych, komputery kwantowe używają kubitów, które istnieją w superpozycji.

Dzięki temu mogą wykonywać wiele obliczeń jednocześnie i potencjalnie łamać powszechnie stosowane algorytmy kryptograficzne, w tym te zabezpieczające dzisiejsze sieci blockchain, w ułamku czasu.

Protokoły takie jak ECDSA i RSA – które leżą u podstaw bezpieczeństwa Bitcoina i wielu innych sieci – są szczególnie podatne na ataki.

Wraz ze wzrostem możliwości kwantowych kryptografowie i programiści blockchain ścigają się, aby wdrożyć zabezpieczenia, które zabezpieczą sieci w świecie postkwantowym.

Liderem w tym zakresie jest sieć Nervos, której podstawowa warstwa, CKB (Common Knowledge Base), została zaprojektowana nie tylko z myślą o elastyczności, ale także z wbudowaną obsługą kryptografii odpornej na kwantowość.

Ryzyko kwantowe dla łańcucha bloków

Zagrożenie związane z obliczeniami kwantowymi polega na ich zdolności do podważania problemów matematycznych, na których opiera się klasyczna kryptografia.

Dwa główne algorytmy kwantowe podkreślają to ryzyko – algorytm Shora i algorytm Grovera.

Algorytm Shora może efektywnie rozkładać duże liczby całkowite na czynniki pierwsze i rozwiązywać logarytmy dyskretne – matematyczny szkielet RSA i ECDSA.

Jeśli dostępny stanie się wystarczająco potężny komputer kwantowy, będzie on mógł wydobywać klucze prywatne z publicznych, łamiąc rdzeń kryptografii klucza publicznego.

Oznacza to, że środki przechowywane w tradycyjnych sieciach opartych na UTXO, takich jak Bitcoin – gdzie klucze publiczne są ujawniane po wydaniu wyników – mogą zostać ujawnione.

Algorytm Grovera, choć nie jest tak niszczycielski, osłabia skuteczność algorytmów opartych na haszowaniu, takich jak SHA-256, zmniejszając ich skuteczne bezpieczeństwo o połowę.

Stanowi to wyzwanie dla mechanizmów PoW (proof-of-work) i struktur drzewa Merkle – które są fundamentalne dla wielu platform blockchain.

Ponieważ duże firmy technologiczne, takie jak Google, Microsoft i NVIDIA, dokonują szybkich postępów w obliczeniach kwantowych – procesor Google "Willow" podobno osiąga ponad 100 kubitów – okno czasowe na przygotowanie się szybko się zamyka.

Kryptografia postkwantowa – podstawa obrony

Aby wyprzedzić zagrożenia kwantowe, naukowcy opracowują algorytmy PQC (kryptografia postkwantowa) zaprojektowane tak, aby opierać się atakom zarówno ze strony komputerów klasycznych, jak i kwantowych.

Kilka rodzin algorytmów PQC jest obecnie w trakcie przeglądu i standaryzacji przez NIST.

Kryptografia kratowa – w szczególności schematy CRYSTALS-Kyber (ML-KEM) i CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA) – stała się liderem ze względu na silne bezpieczeństwo i wydajność.

Te dwa algorytmy zostały formalnie zatwierdzone jako FIPS 203 i 204 w sierpniu 2024 roku.

Algorytmy oparte na skrótach, takie jak XMSS i SPHINCS+, oferują silne gwarancje teoretyczne, ale mają większe rozmiary podpisów.

W szczególności SPHINCS+ zyskał na popularności ze względu na swój bezstanowy charakter i poparcie NIST.

Adopcja jest już w toku we wszystkich branżach.

Na przykład Cloudflare zobowiązało się do wdrożenia PQC w swojej globalnej infrastrukturze do połowy 2025 roku.

W marcu 2025 r. NIST dodał również HQC jako kolejny ustandaryzowany mechanizm enkapsulacji kluczy (KEM), jeszcze bardziej poszerzając zestaw narzędzi dla systemów odpornych na działanie technologii kwantowych.

Wbudowana gotowość kwantowa Nervos CKB

W przeciwieństwie do wielu starszych blockchainów, które są ściśle powiązane ze stałymi prymitywami kryptograficznymi, Nervos CKB został zaprojektowany z myślą o zwinności kryptograficznej.

Zamiast polegać wyłącznie na hard forkach w celu przyjęcia nowych metod kryptograficznych, CKB wykorzystuje elastyczny system skryptów zbudowany na swoim modelu "komórkowym".

W CKB wszystkie aktywa, w tym tokeny, inteligentne kontrakty i logika użytkownika, są przechowywane jako komórki, które są programowalne i modułowe.

Komórki te nie są zakodowane na stałe za pomocą jednego standardu kryptograficznego.

Zamiast tego można je aktualizować lub rozszerzać o nowe schematy kryptograficzne, pisząc niestandardowe skrypty blokujące, bez konieczności zmiany protokołu podstawowego.

Ten projekt już przyniósł owoce – Nervos obsługuje obecnie SPHINCS+, zatwierdzony przez NIST, bezstanowy algorytm podpisu oparty na skrótach, uważany za wysoce bezpieczny przed atakami kwantowymi.

Programiści mogą korzystać ze skryptu blokującego SPHINCS+ dostępnego na platformie CKB do tworzenia portfeli i kontraktów, które są dziś odporne na działanie kwantowe.

Ta funkcja sprawia, że Nervos wyprzedza konkurencję. Podczas gdy większość blockchainów wciąż dyskutuje o gotowości PQC, Nervos już ją wdrożył.

W tym celu na Nervos (Quantum Purse) dostępny jest już portfel typu self-custody i open-source wykorzystujący algorytm SPHINCS+, który daje użytkownikom możliwość ochrony swoich aktywów za pomocą PQC.

Środowisko inteligentnych kontraktów firmy Nervos – CKB-VM – opiera się na zestawie instrukcji RISC-V, który pozwala na niskopoziomowe, niezależne od kryptowalut obliczenia.

Programiści nie są ograniczeni do jednego języka lub algorytmu.

Ta elastyczność oznacza, że w miarę pojawiania się nowych standardów PQC, można je wdrażać bezpośrednio w inteligentnych kontraktach lub skryptach blokujących, nie czekając na rozwidlenie protokołu lub przeprojektowanie maszyny wirtualnej.

Podejścia hybrydowe i praktyczne ścieżki przejścia

Nervos umożliwia również hybrydowe schematy kryptograficzne, łącząc zarówno algorytmy klasyczne, jak i odporne na działanie algorytmów kwantowych.

Na przykład programiści mogą konstruować portfele z podwójnym podpisem, wymagające zarówno podpisu ECDSA, jak i SPHINCS+.

To warstwowe podejście zapewnia wsteczną kompatybilność z obecną infrastrukturą przy jednoczesnym dodaniu oporu kwantowego.

Te hybrydowe systemy oferują płynną ścieżkę przejścia, co jest szczególnie cenne w nadchodzących latach, gdy ekosystem PQC będzie dojrzewał.

Podczas gdy ostatecznym celem jest pełne zastąpienie starszej kryptografii, schematy hybrydowe pozwalają sieciom zachować działanie i bezpieczeństwo w okresie przejściowym.

Wyzwania i zagadnienia

Rezystancja kwantowa wiąże się z kompromisami.

Algorytmy postkwantowe – zwłaszcza te oparte na skrótach, takie jak SPHINCS+ – zazwyczaj skutkują większymi rozmiarami podpisów, czasami 10 razy lub więcej, w porównaniu z ECDSA.

Ma to wpływ na pamięć masową, przepustowość i wielkość transakcji, które są kluczowymi wskaźnikami dla wydajności blockchaina.

Koszty obliczeniowe również są różne. Niektóre algorytmy intensywnie korzystają z procesora, co może wydłużyć czas walidacji transakcji.

Modułowe podejście Nervos CKB oznacza, że programiści mogą testować i optymalizować te kompromisy w określonych aplikacjach, zamiast być zmuszonymi do uniwersalnych aktualizacji.

Obecne wsparcie CKB dla SPHINCS+ pozwala programistom i badaczom ocenić te wyzwania w dzisiejszej produkcji, zamiast polegać wyłącznie na teorii.

Wnioski

Obliczenia kwantowe nie są już odległym problemem teoretycznym.

Wraz z szybkim postępem sprzętu kwantowego, kryptograficzne podstawy dzisiejszych sieci blockchain są poważnie zagrożone.

Blockchainy, które opierają się wyłącznie na klasycznych algorytmach, takich jak ECDSA lub RSA, stoją w obliczu ostatecznego i potencjalnie katastrofalnego kompromisu.

Sieć Nervos, poprzez swoją warstwę CKB, stanowi potężny przykład kompatybilnego z przyszłością projektu blockchain.

Dzięki modelowi "komórkowemu", maszynie wirtualnej opartej na RISC-V i obsłudze niestandardowych, postkwantowych skryptów blokady, takich jak SPHINCS+, firma Nervos już położyła podwaliny pod oporność kwantową.

W przeciwieństwie do wielu sieci, które będą wymagały ogromnych remontów lub hard forków, aby przetrwać transformację kwantową, Nervos jest zbudowany tak, aby się dostosowywać.

Niezależnie od tego, czy chodzi o schematy hybrydowe, czy pełną migrację PQC, oferuje programistom narzędzia, które pozwalają im wyprzedzić konkurencję teraz — i w przyszłości postkwantowej.

Aby zagłębić się w Nervos CKB i oporność kwantową, zapoznaj się z tymi zasobami.

• Obliczenia kwantowe – nowe wyzwanie dla bezpieczeństwa CKB – autor: Zishuang Han, Cryptape
• Quantum Resistance in Blockchains – Preparing for a Post-Quantum Computing World – by Nervos.org

Połącz się ze społecznością Nervos na Discordzie i Telegramie.

Post Jak Nervos CKB osiąga odporność kwantową w erze komputerów kwantowych appeared first on The Daily Hodl.