Vitalik Buterin Đề Xuất Cải Cách Mật Mã Ethereum Trước Nguy Cơ Từ Điện Toán Lượng Tử

Tóm tắt:
Vitalik Buterin, đồng sáng lập Ethereum, đã kêu gọi một cuộc đại tu toàn diện về mật mã của mạng lưới Ethereum. Ông chỉ ra các rủi ro từ tiến bộ trong điện toán lượng tử có thể đe dọa đến an toàn giao thức hiện tại. Buterin đã phác thảo một lộ trình nhiều giai đoạn để thay thế các cơ chế mật mã hiện tại bằng các giải pháp kháng lượng tử, bao gồm việc thay thế chữ ký BLS, nâng cấp tầng đồng thuận và giải quyết vấn đề chi phí gas tăng cao.

Key Takeaways:

Vitalik Buterin đề xuất cải cách nền tảng mật mã Ethereum để bảo vệ chống lại các mối đe dọa từ điện toán lượng tử.
Ông chỉ ra bốn khu vực cần cải cách: chữ ký BLS, KZG commitments, ECDSA và các hệ thống bằng chứng không kiến thức.
Lộ trình cải cách bao gồm thay thế chữ ký BLS và sử dụng STARK để giảm tải dữ liệu trên chuỗi.
Chi phí gas có thể tăng rất cao do việc chuyển sang mật mã kháng lượng tử, cần có giải pháp để tối ưu hóa.

Rủi Ro Từ Điện Toán Lượng Tử

Máy tính lượng tử đang tạo ra mối lo ngại lớn cho Ethereum, Bitcoin và toàn bộ ngành công nghiệp crypto. Chúng có khả năng làm rò rỉ các khóa bí mật thông qua việc phá vỡ lớp bảo mật khóa công khai hiện tại. Điều này có thể dẫn đến tình trạng tài sản bị chiếm đoạt nếu kẻ tấn công có thể suy ra khóa riêng từ khóa công khai.

Để đối phó với mối đe dọa này, Ethereum Foundation đã thiết lập một đội ngũ chuyên trách nâng cấp bảo mật hậu lượng tử từ tháng 1, và gần đây đã công bố kế hoạch nâng cấp mang tên “Strawmap” với bảy đợt fork để tích hợp chữ ký kháng lượng tử vào cấu trúc đồng thuận của mạng lưới trong vòng một vài năm tới.

Thay Thế BLS và Cải Cách Tầng Đồng Thuận

Tại tầng đồng thuận, Buterin đề xuất rằng chữ ký BLS, hiện đang được các validator sử dụng để xác thực các khối, nên được thay thế bằng các giải pháp tiềm năng dựa trên hàm băm. Những giải pháp này được kỳ vọng có khả năng chống lại các tấn công từ điện toán lượng tử tốt hơn. Ông cũng gợi ý sử dụng STARK - một dạng bằng chứng không kiến thức - để nén nhiều chữ ký của validator thành một xác thực duy nhất, góp phần giảm tải dữ liệu trên chuỗi.

Đánh Đổi Tại Tầng Dữ Liệu

Về khía cạnh đảm bảo tính sẵn có dữ liệu, Buterin cho rằng sẽ có nhiều đánh đổi kỹ thuật cần phải chấp nhận. Hiện tại, Ethereum dựa vào KZG commitments để xác minh dữ liệu block được cấu trúc và công bố đầy đủ. Mặc dù STARK có thể thực hiện một chức năng tương tự, nó thiếu một thuộc tính quan trọng gọi là tính tuyến tính, điều này có thể làm phức tạp quy trình nếu muốn hỗ trợ lựa chọn blob phân tán.

Chi Phí Gas Tăng Cao và Giải Pháp Tối Ưu

Chuyển đổi sang mật mã kháng lượng tử có thể dẫn đến sự gia tăng đáng kể trong chi phí gas. Ví dụ, việc xác minh một chữ ký ECDSA hiện tốn khoảng 3.000 gas, vừa với các chữ ký kháng lượng tử có thể tiêu tốn lên đến 200.000 gas. Chênh lệch này càng lớn hơn nhiều đối với các hệ thống bằng chứng, chẳng hạn như một ZK-SNARK hiện tiêu tốn từ 300.000 đến 500.000 gas, trong khi STARK kháng lượng tử có thể lên tới khoảng 10 triệu gas - con số quá cao cho nhiều ứng dụng.

Giải pháp mà Buterin đề xuất là triển khai cơ chế tổng hợp chữ ký cùng với bằng chứng đệ quy trong tầng giao thức, dựa trên Đề xuất Cải tiến Ethereum (EIP) 8141. Qua đó, mỗi giao dịch sẽ bao gồm một “khung xác thực,” cho phép sử dụng STARK chứng minh giao dịch được thực thi chính xác. Điều này có thể giúp duy trì kích thước dữ liệu on-chain ở mức nhỏ, ngay cả khi kích thước từng chữ ký tăng lên.

Buterin nhấn mạnh rằng quá trình tạo bằng chứng có thể diễn ra trong tầng mempool thay vì trong giai đoạn sản xuất block, giúp các node có thể lan truyền giao dịch hợp lệ mỗi 500 mili giây kèm theo chứng minh hợp lệ. Tuy nhiên, ông cũng lưu ý rằng còn nhiều công việc kỹ thuật cần thực hiện thêm để đạt được điều này.