Hur Nervos CKB uppnår kvantresistens i kvantdatorernas tidsålder

Om CKB och kvantresistens – Hur Nervos Network förbereder sig för kvantframtiden

Den snabba utvecklingen av kvantdatorer börjar utgöra ett verkligt och akut hot mot nuvarande kryptografiska system.

Till skillnad från klassiska datorer, som arbetar med binära bitar och kräver astronomiska mängder tid för att lösa kryptografiska pussel, använder kvantdatorer kvantbitar som existerar i superposition.

Detta gör det möjligt för dem att utföra flera beräkningar samtidigt och potentiellt bryta allmänt använda kryptografiska algoritmer, inklusive de som säkrar dagens blockkedjenätverk, på en bråkdel av tiden.

Protokoll som ECDSA och RSA – som ligger till grund för säkerheten för Bitcoin och många andra nätverk – är särskilt sårbara.

I takt med att kvantkapaciteten växer tävlar kryptografer och blockkedjeutvecklare om att implementera försvar som kommer att säkra nätverk i en post-kvantvärld.

I spetsen för denna utveckling står Nervos Network, vars grundläggande lager, CKB (Common Knowledge Base), inte bara är utformat med flexibilitet i åtanke utan också med inbyggt stöd för kvantresistent kryptografi.

Kvantrisken för blockchain

Hotet mot kvantdatorer ligger i dess förmåga att underminera de matematiska problem som klassisk kryptografi är beroende av.

Två stora kvantalgoritmer belyser denna risk – Shors algoritm och Grovers algoritm.

Shors algoritm kan effektivt faktorisera stora heltal och lösa diskreta logaritmer – den matematiska ryggraden i RSA och ECDSA.

Om en tillräckligt kraftfull kvantdator blir tillgänglig kan den extrahera privata nycklar från offentliga, vilket skulle bryta kärnan i kryptografi med offentliga nycklar.

Detta innebär att medel som lagras på traditionella UTXO-baserade nätverk som Bitcoin – där offentliga nycklar avslöjas när utdata spenderas – kan exponeras.

Grovers algoritm, även om den inte är lika förödande, försvagar effektiviteten hos hash-baserade algoritmer som SHA-256 genom att halvera deras effektiva säkerhet.

Detta innebär utmaningar för PoW-mekanismer (proof-of-work) och Merkle-trädstrukturer – båda grundläggande för många blockkedjeplattformar.

Med stora teknikföretag som Google, Microsoft och NVIDIA som gör snabba framsteg inom kvantdatorer – Googles "Willow"-processor uppges nå över 100 kvantbitar – stängs tidsfönstret för att förbereda sig snabbt.

Post-kvantkryptografi – Grunden för försvaret

För att ligga steget före kvanthot har forskare utvecklat PQC-algoritmer (post-kvantkryptografi) som är utformade för att motstå attacker från både klassiska datorer och kvantdatorer.

Flera familjer av PQC-algoritmer granskas och standardiseras för närvarande av NIST.

Gitterbaserad kryptografi – särskilt CRYSTALS-Kyber (ML-KEM) och CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA) -scheman – har dykt upp som den främsta på grund av dess starka säkerhet och effektivitet.

Dessa två algoritmer godkändes formellt som FIPS 203 och 204 i augusti 2024.

Hash-baserade algoritmer som XMSS och SPHINCS+ erbjuder starka teoretiska garantier men kommer med större signaturstorlekar.

SPHINCS+ i synnerhet har fått draghjälp på grund av dess statslösa karaktär och NIST-godkännande.

Införandet pågår redan i alla branscher.

Cloudflare har till exempel åtagit sig att distribuera PQC i hela sin globala infrastruktur i mitten av 2025.

I mars 2025 lade NIST också till HQC som en annan standardiserad nyckelinkapslingsmekanism (KEM), vilket ytterligare breddar verktygslådan för kvantresistenta system.

Nervos CKB:s inbyggda kvantberedskap

Till skillnad från många äldre blockkedjor som är tätt kopplade till fasta kryptografiska primitiver, har Nervos CKB utformats med kryptografisk smidighet i grunden.

I stället för att enbart förlita sig på hårda gafflar för att anta nya kryptografiska metoder, använder CKB ett flexibelt skriptsystem som bygger på dess "cell"-modell.

I CKB lagras alla tillgångar inklusive tokens, smarta kontrakt och användarlogik som celler, som är programmerbara och modulära.

Dessa celler är inte hårdkodade med en enda kryptografisk standard.

I stället kan de uppdateras eller utökas med nya kryptografiska scheman genom att skriva anpassade låsskript, utan att behöva ändra basprotokollet.

Denna design har redan burit frukt – Nervos stöder för närvarande SPHINCS+, en NIST-godkänd, tillståndslös hash-baserad signaturalgoritm som anses vara mycket säker mot kvantattacker.

Utvecklare kan använda SPHINCS+-låsskriptet som finns tillgängligt på CKB-plattformen för att skapa plånböcker och kontrakt som är kvantresistenta idag.

Den här funktionen gör att Nervos ligger steget före. Medan de flesta blockkedjor fortfarande diskuterar PQC-beredskap, har Nervos redan implementerat det.

För detta ändamål finns en plånbok med självförvaring och öppen källkod som använder SPHINCS+-algoritmen redan tillgänglig på Nervos (Quantum Purse), vilket ger användarna möjlighet att skydda sina tillgångar med PQC.

Nervos miljö för smarta kontrakt – CKB-VM – är baserad på RISC-V-instruktionsuppsättningen, som möjliggör kryptoagnostisk beräkning på låg nivå.

Utvecklare är inte låsta till ett enda språk eller en enda algoritm.

Denna flexibilitet innebär att när nya PQC-standarder dyker upp kan de implementeras direkt i smarta kontrakt eller låsskript utan att vänta på en hård protokollgaffel eller omdesign av VM.

Hybridmetoder och praktiska övergångsvägar

Nervos möjliggör också hybridkryptografiska scheman, som kombinerar både klassiska och kvantresistenta algoritmer.

Utvecklare kan till exempel konstruera plånböcker med dubbla signaturer som kräver både en ECDSA- och en SPHINCS+-signatur.

Den här metoden med flera lager ger bakåtkompatibilitet med den aktuella infrastrukturen samtidigt som kvantresistens läggs till.

Dessa hybridsystem erbjuder en smidig övergång – särskilt värdefulla under de kommande åren när PQC-ekosystemet mognar.

Även om slutmålet är att helt ersätta äldre kryptografi, gör hybridscheman det möjligt för nätverk att förbli operativa och säkra under tiden.

Utmaningar och överväganden:

Kvantresistens kommer med kompromisser.

Postkvantalgoritmer – särskilt hashbaserade algoritmer som SPHINCS+ – resulterar vanligtvis i större signaturstorlekar, ibland 10 gånger eller mer, jämfört med ECDSA.

Detta påverkar lagring, bandbredd och transaktionsstorlek, som är kritiska mätvärden för blockkedjans prestanda.

Beräkningskostnaderna varierar också. Vissa algoritmer är CPU-intensiva, vilket kan öka transaktionsvalideringstiderna.

Nervos CKB:s modulära tillvägagångssätt innebär att utvecklare kan testa och optimera dessa kompromisser i specifika applikationer, snarare än att tvingas till uppgraderingar som passar alla.

CKB:s nuvarande stöd för SPHINCS+ gör det möjligt för utvecklare och forskare att utvärdera dessa utmaningar i produktionen idag snarare än att enbart förlita sig på teori.

Slutsats

Kvantberäkning är inte längre ett avlägset teoretiskt problem.

Med kvanthårdvara som utvecklas snabbt är de kryptografiska grunderna för dagens blockkedjenätverk i allvarlig fara.

Blockkedjor som enbart förlitar sig på klassiska algoritmer, som ECDSA eller RSA, står inför en eventuell och potentiellt katastrofal kompromiss.

Nervos Network presenterar genom sitt CKB-lager ett kraftfullt exempel på framåtkompatibel blockkedjedesign.

Med sin "cell"-modell, RISC-V-baserade VM och stöd för anpassade skript efter kvantlåsning som SPHINCS+ har Nervos redan lagt grunden för kvantresistens.

Till skillnad från många nätverk som kommer att kräva massiva översyner eller hårda gafflar för att överleva kvantövergången, är Nervos byggd för att anpassa sig.

Oavsett om det är genom hybridscheman eller fullständig PQC-migrering erbjuder det utvecklare verktygen för att ligga steget före nu – och i framtiden efter kvantum.

Om du vill fördjupa dig i Nervos CKB och kvantresistens kan du läsa dessa resurser.

• Quantum Computation – New Challenge to CKB:s säkerhet – av Zishuang Han, Cryptape
• Quantum Resistance in Blockchains – Preparing for a Post-Quantum Computing World – av Nervos.org

Anslut till Nervos-communityt på Discord och Telegram.

The post Hur Nervos CKB uppnår kvantresistens i kvantdatorernas tidsålder dök upp först på The Daily Hodl.