知识库
返回
Nervos·
2 mins
区块链中的量子阻力:为后量子计算做准备

本文将深入探讨区块链中的量子阻力,解决量子计算进步带来的潜在威胁,以及为保障区块链网络的未来而采取的措施。

cover

随着量子计算领域的迅速发展,人们越来越担心这些强大的机器对区块链网络安全的潜在影响。量子计算机能够以前所未有的速度解决复杂问题,可能会破坏当前区块链技术所依赖的密码学基础。本文将研究区块链中的量子阻力概念,并介绍正在采取的措施,以确保这些网络在后量子计算时代的安全性和完整性。

了解量子计算的威胁

量子计算机利用量子力学的原理来执行经典计算机无法有效解决的计算。它们使用量子位(或称为量子比特),而不是经典计算机所使用的传统二进制位。量子位可以同时存在于多个状态,使量子计算机能够并行地进行大量计算。这种能力被称为量子并行性,使得量子计算机可以解决复杂问题,例如破解密码方案,其速度比经典计算机快了几个数量级。

当前确保区块链网络安全的加密算法,如广泛使用的椭圆曲线加密算法(ECC),依赖于这样的假设:某些数学问题的计算量太大,经典计算机无法在合理的时间范围内解决。然而,随着强大的量子计算机的出现,这一假设可能不再成立。例如,Shor 算法是一种量子算法,可以比任何已知的经典算法更有效地分解大整数和解决离散对数问题,这可能使基于 ECC 的公钥加密算法变得脆弱。

使区块链为量子计算的未来做准备

为了应对量子计算进步带来的潜在威胁,研究人员和开发人员正在探索抗量子区块链的概念。这些网络采用的加密方案被认为可以抵抗经典计算机和量子计算机的攻击。目标是开发能够承受量子计算机计算能力的区块链系统,同时保持其网络的安全性和完整性。

在区块链中实现抗量子化的方法之一是采用后量子密码学,也被称为抗量子密码学。后量子密码学算法旨在抵御经典计算机和量子计算机的攻击。这些算法基于被认为对两种类型的计算机都难以解决的数学问题,例如格密码学编码密码学、多变量密码学和散列密码学

区块链项目已经开始纳入后量子密码学方案,为未来的量子计算做准备。最早解决这个问题的区块链项目之一是 2018 年推出的 QRL(抗量子账本)项目,它利用了 eXtended Merkle 签名方案(XMSS),这是一种基于散列的数字签名方案,被认为是抗量子的。

alt_text

除了采用后量子密码学,混合密码学方案也可用于增强区块链的量子阻力。这些方案将经典的加密算法与后量子算法相结合,旨在提供强大的安全性,同时保持与现有系统的兼容性。混合方案可以作为区块链网络的过渡性方法,逐渐迁移到完全抗量子的解决方案。

在 Nervos 的 L1 CKB 中加入抗量子密码学

Nervos Network 是一个分层的区块链生态系统,正在积极准备迎接量子计算带来的挑战。Nervos 的第 1 层,即 CKB,具有极高的灵活性和可适应性,可以引入抗量子的密码学原语,以保护网络免受潜在的量子计算威胁。

CKB 采用独特的记账模型,称为 Cell 模型,它结合了 UTXO 和账户模型的优点,为存储任意数据和代码提供了通用的、抽象的结构。Cell 模型使得 Nervos 可以将所有资产(包括用户自定义代币和 NFT)视为一等公民。这意味着加密算法和数据结构可以作为存储在 Cell 中的脚本来实现,而不是像其他区块链那样被硬编码到虚拟机中。这种灵活性使得网络更具适应性和面向未来,可以轻松升级其基本的密码学原语为抗量子密码学原语,而无需进行硬分叉。

此外,CKB 的交易执行环境,即 CKB-VM,是一个基于 RISC-V 计算机指令集的虚拟机,直接提供原始指令给 CPU。这种底层设计带来了前所未的灵活性,使开发人员能够在 CKB 上使用任何编程语言或密码学原语构建智能合约,轻松地结合抗量子密码算法,确保 Nervos 网络在后量子计算世界中保持安全。

总而言之,Nervos 的 L1 CKB 及其 Cell 模型和基于 RISC-V 的虚拟机,在设计上颇具创新,可以无缝地结合抗量子加密算法。随着量子计算的威胁迫在眉睫,CKB 的灵活性和适应性确保 Nervos Network 在后量子计算世界中保持安全和弹性。

总结

随着量子计算相关技术的进步,它对区块链网络安全构成的潜在威胁变得越来越严重。区块链中的量子阻力是研究和开发的一个重要领域,旨在保护这些网络免受量子计算机强大计算能力的影响。通过结合后量子密码学、混合密码方案和其他创新性方法,区块链开发人员和研究人员正在努力确保区块链网络在后量子计算世界中的长期安全性和完整性。

end