XRPL chuẩn bị sẵn sàng cho Ngày lượng tử! Chữ ký 2420 byte chống tấn công của chip Google

Denis Angell, Kỹ sư chính tại XRPL Labs, đã công bố việc tích hợp mật mã hậu lượng tử và hợp đồng thông minh vào AlphaNet. Mạng đã chạy thuật toán CRYSTALS-Dilithium được tiêu chuẩn hóa của NIST, tăng chữ ký từ 64 byte truyền thống lên 2.420 byte, cung cấp khả năng bảo vệ trực tiếp chống lại mối đe dọa “ngày lượng tử”. Các chuyên gia dự đoán rằng các máy tính lượng tử chạy thuật toán Shor sẽ phá vỡ mã hóa đường cong elip.

Thực tế và dòng thời gian của mối đe dọa Ngày lượng tử

Hầu hết các mạng blockchain, bao gồm Bitcoin và Ethereum, sử dụng mật mã đường cong elip (ECC) để bảo vệ tiền của người dùng. Phương pháp toán học này hoạt động vì máy tính hiện tại gần như không thể tính ngược để lấy khóa riêng tư từ khóa công khai. Tuy nhiên, mô hình bảo mật này dựa trên những hạn chế của vật lý cổ điển. Máy tính lượng tử hoạt động khác nhau bằng cách sử dụng các qubit để thực hiện các phép tính ở nhiều trạng thái đồng thời.

Các cơ quan an ninh gọi thời điểm mà một máy tính lượng tử đủ mạnh để bẻ khóa một hệ thống mã hóa hiện có là “ngày lượng tử” (Q-Day). Các chuyên gia dự đoán rằng một máy tính lượng tử đủ mạnh để chạy thuật toán Shor cuối cùng sẽ giải quyết các vấn đề mật mã đường cong elip trong vài giây. Chip Willow được phát hành gần đây của Google, mặc dù chỉ có 105 qubit, nhưng có bước đột phá trong khả năng sửa lỗi cho thấy điện toán lượng tử đang tăng tốc. Ngành công nghiệp ước tính rằng các máy tính lượng tử cần thiết để bẻ khóa Bitcoin hoặc Ethereum có thể xuất hiện từ năm 2030 đến năm 2035.

Không có thông tin bí mật nào trên blockchain cần được giải mã. Mối đe dọa thực sự nằm ở khả năng giả mạo chữ ký của Shor đã làm rò rỉ khóa công khai. Khi người dùng đã thực hiện giao dịch, khóa công khai của họ sẽ được hiển thị trên blockchain. Sau khi Ngày lượng tử đến, những kẻ tấn công có thể thu thập các khóa công khai này, sử dụng máy tính lượng tử để tính toán các khóa riêng tư tương ứng, sau đó giả mạo chữ ký để đánh cắp tiền. Đối với các địa chỉ Bitcoin chưa từng được chạm vào, khóa công khai không bị lộ và tương đối an toàn. Nhưng đối với các tài khoản giao dịch thường xuyên, rủi ro là cực kỳ cao.

Bản cập nhật AlphaNet của XRPL nhắm trực tiếp vào lỗ hổng này. Angell xác nhận rằng mạng hiện đang chạy trên nền tảng CRYSTALS-Dilithium. Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) gần đây đã tiêu chuẩn hóa thuật toán này, hiện được gọi là ML-DSA, như một rào cản lớn chống lại các cuộc tấn công lượng tử. Bằng cách dệt Dilithium vào kết cấu của testnet, XRPL Labs bảo vệ sổ cái một cách hiệu quả khỏi những đột phá phần cứng trong tương lai. Việc triển khai tư duy tiến bộ này định vị XRPL là blockchain chính thống đầu tiên đạt được bảo mật lượng tử trên mạng thử nghiệm.

Cuộc cách mạng công nghệ và chi phí ký kết Dilithium

Theo Angell, sự tích hợp này chạm vào mọi liên kết chính của kiến trúc XRPL. Ông mô tả một cuộc đại tu toàn diện giới thiệu ba mô-đun: Tài khoản lượng tử, Giao dịch lượng tử và Đồng thuận lượng tử. Tài khoản lượng tử đã thay đổi cách người dùng thiết lập danh tính của họ. Trong các mạng truyền thống, mối quan hệ giữa khóa riêng tư và khóa công khai dựa trên các đường cong elip. Trong AlphaNet được nâng cấp, mối quan hệ này được xây dựng dựa trên toán học dựa trên mạng lưới. Người dùng tạo ra một cặp khóa Dilithium, một cấu trúc tạo thành một mê cung toán học khiến cả người giải cổ điển và giải lượng tử bất lực.

Kiến trúc ba lớp để nâng cấp bảo mật lượng tử

Tài khoản lượng tử: Xây dựng các cặp khóa dựa trên toán học mạng tinh thể, thay thế các đường cong elip và làm cho các phép tính nghịch đảo trở nên bất khả thi

Giao dịch lượng tử: Việc sử dụng chữ ký Dilithium là bắt buộc đối với mọi dòng quỹ, đảm bảo rằng không có máy nào có thể giả mạo ủy quyền

Đồng thuận lượng tử: Trình xác thực phải giao tiếp bằng ngôn ngữ mới để ngăn chặn những kẻ tấn công mạo danh và chiếm quyền điều khiển phiếu bầu để viết lại sổ cái

Tuy nhiên, sự thay đổi này đối với điện trở lượng tử đi kèm với chi phí vận hành duy nhất. Chữ ký Dilithium yêu cầu nhiều dung lượng lưu trữ hơn so với chữ ký ECDSA tiêu chuẩn. Chữ ký ECDSA chiếm 64 byte, trong khi chữ ký Dilithium chiếm khoảng 2.420 byte, tăng khoảng 38 lần. Sự tăng trưởng này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất mạng. Các nút xác thực phải truyền các khối dữ liệu lớn hơn, tiêu tốn nhiều băng thông hơn và tăng độ trễ. Lịch sử sổ cái đang phát triển nhanh chóng, làm tăng chi phí lưu trữ cho các nhà khai thác nút.

Chương trình thí điểm AlphaNet nhằm mục đích thu thập dữ liệu về những đánh đổi này. Các kỹ sư mạng sẽ xác định xem blockchain có thể duy trì thông lượng giao dịch của nó hay không mặc dù tải dữ liệu tăng lên. Nếu sổ cái bị thổi phồng, nó sẽ làm tăng rào cản gia nhập cho các trình xác thực độc lập và có thể dẫn đến việc tập trung cấu trúc liên kết mạng. Đây là một sự đánh đổi tàn bạo mà bảo mật lượng tử phải đối mặt: sự cân bằng giữa bảo mật và hiệu suất, phi tập trung.

Hợp đồng thông minh bù đắp cho những bất lợi cạnh tranh và so sánh với Ethereum

Ngoài bảo mật, bản cập nhật giải quyết lỗ hổng khả năng lập trình mà XRPL đã gặp phải trong nhiều năm. Sự ra đời của các hợp đồng thông minh lấp đầy thiếu sót cạnh tranh quan trọng này. Mặc dù mạng này có thể xử lý thanh toán hiệu quả, nhưng nó không thể lưu trữ các ứng dụng thu hút các nhà phát triển và dòng thanh khoản đến Ethereum và Solana. Những hệ sinh thái đó đã có thể phát triển mạnh vì chúng cho phép thị trường, giao thức cho vay và giao dịch tự động hoạt động trực tiếp trên chuỗi. Kết quả là, chúng đã trở thành hai nền tảng DeFi thống trị nhất trong ngành, với hơn 1000 triệu đô la giá trị bị khóa.

XRPL trước đây thiếu khả năng này, vì vậy các hoạt động của nó bị giới hạn trong việc chuyển nhượng. Các hợp đồng thông minh gốc trên AlphaNet thay đổi điều đó. Nó giới thiệu các công cụ hợp đồng thông minh cho phép các nhà phát triển xây dựng trực tiếp trên chuỗi cơ sở mà không cần sidechain hoặc khung bên ngoài. Các hợp đồng này tận dụng các tính năng hiện có của XRPL, chẳng hạn như các nhà tạo lập thị trường tự động, sàn giao dịch phi tập trung và hệ thống lưu ký, cung cấp cho các nhà phát triển không gian để tạo các dịch vụ DeFi vượt ra ngoài các khoản thanh toán đơn giản. Điều này mở ra các lĩnh vực mới cho XRPL phát triển và giảm rào cản gia nhập cho các nhóm quen thuộc với các ngôn ngữ hợp đồng thông minh hiện có.