Binance BSC thành công thực hiện nâng cấp chống lượng tử: Tương thích liền mạch với địa chỉ ví hiện có, nhưng "dữ liệu bùng nổ" trở thành cơn ác mộng lớn nhất của việc mở rộng quy mô

Lượng tử chiếm ưu thế đang đến gần, blockchain đã chuẩn bị chưa? BSC (BNB Smart Chain) hôm nay phát hành báo cáo công nghệ quan trọng, thông báo đã thành công trong việc thực hiện chuyển đổi “Mật mã hậu lượng tử (Post-Quantum)” trong môi trường thử nghiệm. Mặc dù nâng cấp này có thể phòng thủ hoàn hảo trước các mối đe dọa giải mã lượng tử trong tương lai, và địa chỉ ví người dùng hoàn toàn không bị ảnh hưởng, nhưng các thuật toán mật mã nặng nề cũng mang lại tác dụng phụ: kích thước giao dịch tăng vọt 37 lần, dẫn đến TPS mạng giảm 40%. Cuộc chiến phòng thủ này đã tiết lộ hai nghịch lý của tương lai blockchain: để đảm bảo an toàn, cần giải quyết trước cuộc khủng hoảng mở rộng dữ liệu và tăng quy mô.

（Tiền đề: Cứu 1,1 triệu Bitcoin của Satoshi Nakamoto! Paradigm đề xuất giải pháp chống lượng tử “PACTs”, chứng minh quyền kiểm soát tài sản mà không cần chuyển khoản）

（Bổ sung nền tảng: Solana phát hành lộ trình nâng cấp chống tấn công lượng tử: hai khách hàng chính tập trung vào giải pháp Falcon, sẵn sàng áp dụng chữ ký hậu lượng tử bất cứ lúc nào）

Mục lục bài viết

Toggle

• Bỏ qua ECDSA, đón nhận tiêu chuẩn chính thức của NIST ML-DSA-44
• Nâng cấp không đau đớn! Định dạng địa chỉ không thay đổi, hiệu quả nén đồng thuận cực tốt
• Tác dụng phụ khốc liệt: kích thước giao dịch tăng vọt 37 lần, giảm TPS thảm hại

Cùng với tiến bộ của công nghệ tính toán lượng tử, thuật toán “Shor” có khả năng giải mã các mật mã nền tảng của blockchain hiện tại như ECDSA đã như một lưỡi dao treo trên đầu ngành mã hóa. Để chuẩn bị trước, BNB Smart Chain (BSC) đã tiến hành thực chiến thử nghiệm.

Hôm nay (14), BSC chính thức phát hành một báo cáo dài khoảng 4 phút đọc: 《Báo cáo chuyển đổi mật mã hậu lượng tử của BSC (BSC Post-Quantum Cryptography Migration Report)》. Báo cáo tiết lộ chi tiết về các lựa chọn kiến trúc, hiệu năng và thách thức trong tương lai của mạng BSC sau khi tích hợp công nghệ chống lượng tử. Chính thức nhấn mạnh rằng, hiện tại máy tính lượng tử vẫn chưa thể giải mã mật mã trong môi trường sản xuất, lần thử này chỉ mang tính “chuẩn bị dự phòng”, không phải đối phó mối đe dọa ngay lập tức.

Bỏ qua ECDSA, đón nhận tiêu chuẩn chính thức của NIST ML-DSA-44

Hiện tại, chữ ký giao dịch của BSC chủ yếu dựa vào mật mã dựa trên đường cong elliptic dựa trên log rời rạc (ECDSA secp256k1), vốn cực kỳ dễ tổn thương trước máy tính lượng tử.

Vì vậy, trong thử nghiệm này, BSC đã thay thế hoàn toàn chữ ký giao dịch bằng ML-DSA-44 (Dilithium2). Đây là một phương pháp ký dựa trên lưới (lattice-based), là thuật toán chữ ký số hậu lượng tử duy nhất được Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ (NIST) chính thức tiêu chuẩn hóa vào tháng 8 năm 2024 (FIPS 204). Lý do BSC chọn ML-DSA-44 thay vì các biến thể cao cấp hơn là vì độ an toàn dư thừa đã đủ để đối phó với các mối đe dọa trong 10 đến 20 năm tới, đồng thời tốc độ xác minh nhanh nhất, giảm thiểu tác động đến hiệu năng chuỗi.

Trong phần đồng thuận và hợp nhất, BSC cũng đã thay thế BLS12-381 bằng công nghệ pqSTARK.

Nâng cấp không đau đớn! Định dạng địa chỉ không thay đổi, hiệu quả nén đồng thuận cực tốt

Với người dùng phổ thông, điều họ quan tâm nhất là “Sau khi nâng cấp, tài sản và ví của tôi có cần đổi không?”

Báo cáo đã đưa ra câu trả lời yên tâm: Hoàn toàn không cần. BSC sử dụng thuật toán băm keccak-256 để sinh địa chỉ từ khóa công khai ML-DSA-44 mới, giúp định dạng địa chỉ vẫn giữ nguyên 20 byte (Bytes). Tất cả RPC, SDK và ví hiện tại đều có thể tương thích liền mạch.

Ngoài ra, hiệu suất ở tầng đồng thuận cũng rất ấn tượng. Nhờ công nghệ pqSTARK, 6 người xác thực với tổng cộng 14,5 KB chữ ký gốc, sau khi hợp nhất chỉ còn khoảng 340 B, tỷ lệ nén đạt 43:1, kiểm soát hiệu quả dấu vết dữ liệu trên chuỗi của tầng đồng thuận.

Tác dụng phụ khốc liệt: kích thước giao dịch tăng vọt 37 lần, giảm TPS thảm hại

Tuy nhiên, không có bữa ăn nào miễn phí, mật mã chống lượng tử có nhược điểm chí tử là “kích thước dữ liệu khổng lồ”.

Kết quả thử nghiệm cho thấy, sau khi chuyển sang ML-DSA-44, kích thước khóa công khai tăng gấp 20 lần, trong khi kích thước chữ ký của mỗi giao dịch tăng từ 65 B lên đến 2.420 B. Điều này khiến kích thước của một giao dịch đơn vốn khoảng 110 B nay tăng gần 37 lần, lên đến ~2,5 KB, và kích thước của một khối cũng phình to lên khoảng 2 MB (tăng 18 lần).

Sự mở rộng dữ liệu lớn như vậy đã gây ra cú sốc lớn đối với khả năng xử lý của mạng:

• Trong thử nghiệm chuyển khoản xuyên vùng mạng nguyên bản, TPS (số giao dịch mỗi giây) giảm mạnh 40%.
• Nguyên nhân giảm không phải do tiêu hao tài nguyên tính toán, mà do kích thước giao dịch quá lớn, khiến “ngân sách byte” của khối bị giới hạn sớm hơn “ngân sách gas”.

Báo cáo kết luận rằng, thành công của lần chuyển đổi này chứng minh khả năng tích hợp chữ ký hậu lượng tử vào tầng giao dịch và đồng thuận của BSC; nhưng thử thách thực sự trong tương lai là làm thế nào để vượt qua giới hạn mở rộng của mạng lưới và dữ liệu. Ngoài ra, các nâng cấp chống lượng tử cho giao thức handshake P2P và cam kết KZG (liên quan EIP-4844) vẫn còn là nhiệm vụ chờ đợi trong tương lai.