Vitalik新文：假如量子攻擊明天就來，以太坊如何解題？

2024-03-10 12:03:23

原文作者：Vitalik Buterin

譯者：Odaily 星球日報 Azuma

3 月 9 日，以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin 於以太坊研究論壇（ethresear.ch）以《如何通過硬分叉從突然到來的量子攻擊中解救用戶資金》為題發布了一篇短文。

文中，Vitalik 概述了如果量子攻擊明天就會到來，以太坊如何在緊急情況下盡量減少用戶資金損失，又應該通過哪些程序來轉向抗量子形態，繼而恢復正常運轉。

以下為 Vitalik 全文內容，由 Odaily 星球日報編譯。

假設量子計算機明天就能實現，且不法分子已通過某種方式獲取了它的訪問權限，並想要利用它來竊取用戶資金，我們該怎么辦？

諸如 Winternitz 籤名、STARKs 等抗量子（quantum-resistant）技術的开發正是為了防止這種情況的發生，一旦帳戶抽象准備就緒，任何用戶都可以隨機切換至具備量子抗性的籤名方案。 但如果我們沒有那么多時間，如果量子攻擊的到來比所有人設想的都更加突然，我們該怎么辦？

我認為， 實際上我們目前已具備了通過一個相對簡單的恢復性分叉（recovery fork）來解決該問題的充足條件。 通過該解決方案，以太坊網絡將不得不進行硬分叉，用戶也將不得不下載新的錢包軟件，但只有少數用戶可能會丟失他們的資金。

量子攻擊的主要威脅如下。以太坊地址是通過運算 keccak(priv_to_pub(k))[ 12:] 而函數得出的，其中 k 對應的是私鑰，priv_to_pub 對應的是一個橢圓曲线乘法，用於將私鑰轉換為公鑰。

當量子計算實現後，上述橢圓曲线乘法將變得可逆（因為這其實就是離散對數問題的求解），不過哈希運算依舊是安全的。如果用戶沒有過進行任何交易，那么被公开的只有地址信息，這種情況下他們依舊會是安全的；但是只要用戶曾進行過哪怕一次交易，交易籤名就會暴露出公鑰，這在量子計算機的面前就存在暴露私鑰的可能性。所以在這種情況下，大多數用戶將會面臨風險。

但我們其實有辦法緩解這一威脅，這其中的關鍵點在於，實踐中大多數用戶的私鑰都是通過一系列哈希運算產生的。比如許多私鑰是使用 BIP-32 規範而生成的，它是根據一組助記詞，通過一連串哈希運算而生成；很多非 BIP-32 的私鑰生成方法也差不多類似，比如如果用戶使用的是腦錢包，它通常也是由某個密碼經過了一系列哈希運算（或者是中等難度的密鑰派生函數）而生成。

這意味着，通過恢復性分叉來應對突發量子攻擊的解決方案將採取以下步驟：

第一，將大規模攻擊發生之後的所有區塊回滾；
第二，禁用基於 EOA 地址的傳統交易模式；
第三，（如果那時還沒有落地的話）添加一種新的交易類型來允許通過智能合約錢包（比如 RIP-7560 中的部分內容）進行交易；
第四，添加新的交易類型或操作碼，通過它用戶可提供 STARK 證明，如果證明通過，用戶地址的代碼將切切換至全新的已驗證代碼，之後用戶可以將新代碼地址作為智能合約錢包使用。
第五，出於節省 Gas 考慮，由於 STARK 證明的數據量較大，我們將支持批量 STARK 證明，以同時進行多筆上述類型的 STARK 證明。

原則上，明天我們就可以开始對實現此恢復性分叉所需的基礎設施進行开發，從而使以太坊生態系統能夠在突發的量子攻擊中做好准備。