Китайские инженеры создали лучшую постквантовую защиту для блокчейна

На днях в китайском журнале Journal of Software вышла статья с рассказом о новом методе защиты блокчейна от взлома квантовыми компьютерами. Настанет время, и традиционные методы шифрования на основе классической математики окажутся уязвимы к атакам со стороны квантовых систем. «Сани» для путешествия по новому постквантовому миру обмена данными нужно готовить заранее, в частности, разрабатывая новые устойчивые методы шифрования.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3

Сегодня блокчейн — это не только и не столько криптовалюта, а распределённые высокозащищённые базы данных. В этом качестве технология блокчейна продолжит развиваться дальше. Проблема в том, что современные технологии защиты блокчейна опираются на обычную математику, включающую, например, факторизацию больших чисел. Современные суперкомпьютеры за разумное время не смогут её взломать, но квантовые системы, когда они появятся через десять или больше лет — обещают с лёгкостью одолеть подобное шифрование.

«В частности, существующая защита на основе цифровой подписи становится уязвимой при квантовых атаках, — предупреждают разработчики. — Злоумышленники могут незаметно подделывать данные или вставлять вредоносные записи, ставя под угрозу целостность и согласованность блокчейна».

Чтобы в будущем не возникло проблем с подделкой записей в распределённых базах, китайские учёные предложили защитить блокчейн технологией EQAS на базе постквантового алгоритма шифрования SPHINCS, впервые представленного в 2015 году. Вместо сложной математики в основе шифрования SPHINCS используются квантово-устойчивые хэш–функции или более простые математические проверки, что, в частности, ускоряет работу с блокчейном как на стороне пользователя, так и на стороне сервера, а это тоже дорогого стоит.

В системе EQAS хранение данных также отделено от верификации. Система EQAS генерирует доказательства с использованием структуры «динамического дерева», а затем проверяет их с помощью эффективной структуры «супердерева». Предложенное решение за счёт своей древовидной архитектуры повышает и масштабируемость, и производительность, одновременно снижая нагрузку на серверы.

В ходе исследования команда также проверила безопасность и эффективность EQAS. Оптимизировав параметры, удалось получить цифровые подписи меньшего размера и ускорить проверку без ущерба для безопасности. Так, в ходе моделирования EQAS потребовалось около 40 секунд для выполнения задач аутентификации и хранения – намного быстрее, чем текущее время подтверждения в блокчейне Ethereum, составляющее около 180 секунд (по 15 секунд на каждый из 12 блоков — принятый в Ethereum стандарт подтверждения).