มูลนิธิ Ethereum เผยแพร่แผนงานด้านความปลอดภัยควอนตัม พร้อมแผนการฮาร์ดฟอร์ก 4 ครั้ง

การขอ Ethereum มูลนิธิมี การตีพิมพ์ โครงสร้าง แผนงาน เพื่อปกป้องเครือข่ายจากภัยคุกคามจากคอมพิวเตอร์ควอนตัม โดยได้วางแผนการฮาร์ดฟอร์กไว้ 4 ครั้ง และการเปลี่ยนแปลงระดับโปรโตคอลหลายอย่างที่จะส่งผลกระทบต่อทุกชั้นของสแต็ก Ethereum มูลนิธิคาดว่าการปรับปรุงหลักจะแล้วเสร็จภายในปี 2029 แม้ว่าการย้ายระบบอย่างเต็มรูปแบบทั่วทั้งระบบนิเวศที่กว้างขึ้นคาดว่าจะใช้เวลาอีกหลายปีหลังจากนั้น

เหตุใด Ethereum จึงเตรียมรับมือกับภัยคุกคามจากควอนตัมในตอนนี้?

ตามการคาดการณ์ของนักพัฒนาส่วนใหญ่ คาดว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถถอดรหัสระบบการเข้ารหัสที่ใช้รักษาความปลอดภัยของเครือข่ายบล็อกเชนได้นั้น จะยังไม่เกิดขึ้นจริงในอีกแปดถึงสิบสองปีข้างหน้า ถึงแม้จะมีระยะเวลาดังกล่าว มูลนิธิ Ethereum ก็ได้ชี้แจงอย่างชัดเจนว่าทำไมจึงต้องเริ่มดำเนินการในตอนนี้

การย้ายโปรโตคอลระดับโลกแบบกระจายอำนาจไม่ใช่กระบวนการที่รวดเร็ว ต้องใช้เวลาหลายปีในการวิจัย วิศวกรรม การตรวจสอบอย่างเป็นทางการ และการประสานงานข้ามทีมในทุกระดับของระบบที่จัดการมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์ มูลนิธิได้กำหนดกรอบปัญหานี้เป็นปัญหาทางวิศวกรรมที่มีกำหนดเวลาที่แน่นอน แทนที่จะเป็นปัญหาเชิงสมมติฐานที่อยู่ห่างไกล

งานวิจัยด้านการเข้ารหัสลับหลังควอนตัมที่มูลนิธิ Ethereum ได้ดำเนินมาอย่างต่อเนื่องกว่าแปดปีแล้ว โดยมีทีมงานที่มุ่งเน้นด้านการเข้ารหัสลับ สถาปัตยกรรมโปรโตคอล และการประสานงาน แผนงานที่เผยแพร่ล่าสุดนี้แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงจากระยะการวิจัยแบบกระจัดกระจายและสำรวจไปสู่แผนงานที่มีโครงสร้างและเข้าถึงได้โดยสาธารณะ พร้อมเป้าหมายการแยกเครือข่ายที่เฉพาะเจาะจง

ปัญหาหลักของการคำนวณควอนตัมและบล็อกเชน

การเข้ารหัสแบบกุญแจสาธารณะเป็นรากฐานของการเป็นเจ้าของดิจิทัล การตรวจสอบตัวตน และฉันทามติในเครือข่ายบล็อกเชนหลักทั้งหมด รวมถึง Ethereum กล่าวโดยง่ายคือ เป็นระบบที่พิสูจน์ว่าคุณเป็นเจ้าของกระเป๋าเงินดิจิทัลของคุณและอนุมัติธุรกรรมของคุณ คาดการณ์กันอย่างกว้างขวางว่า คอมพิวเตอร์ควอนตัม เมื่อมีประสิทธิภาพมากพอ จะสามารถทำลายระบบนี้ได้โดยการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่ทำให้ระบบนี้มีความปลอดภัยในปัจจุบัน

สำหรับ Ethereum ภัยคุกคามดังกล่าวครอบคลุมถึงสามชั้นที่แตกต่างกันของโปรโตคอล ซึ่งแต่ละชั้นจำเป็นต้องมีกลยุทธ์การย้ายระบบที่แตกต่างกันไป

ฮาร์ดฟอร์กทั้งสี่ในแผนงานควอนตัมของ Ethereum คืออะไร?

ทีมวิจัยของมูลนิธิ Ethereum ได้เสนอการอัปเกรดโปรโตคอลเฉพาะสี่แบบ โดยแต่ละแบบมุ่งเป้าไปที่แง่มุมที่แตกต่างกันของความยืดหยุ่นเชิงควอนตัม สำหรับผู้ที่ไม่คุ้นเคยกับคำนี้ ฮาร์ดฟอร์กคือการเปลี่ยนแปลงถาวรต่อกฎของบล็อกเชน ซึ่งกำหนดให้ผู้เข้าร่วมทั้งหมดต้องอัปเกรดเพื่อให้ยังคงใช้งานร่วมกับเครือข่ายได้

การปรับปรุงที่วางแผนไว้ทั้งสี่รายการมีดังนี้:

• ฉันจะมอบคีย์สาธารณะที่ปลอดภัยจากควอนตัมให้กับผู้ตรวจสอบความถูกต้องของเครือข่าย ซึ่งสามารถเปิดใช้งานได้อย่างรวดเร็วหากมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีความสามารถปรากฏขึ้นเร็วกว่าที่คาดไว้
• Fork J จะช่วยลดต้นทุนก๊าซที่เกี่ยวข้องกับการตรวจสอบลายเซ็นดิจิทัลหลังควอนตัมที่ปลอดภัย ทำให้วิธีการเข้ารหัสแบบใหม่นี้ใช้งานได้จริงมากขึ้นในระดับใหญ่
• Fork L จะบีบอัดความสามารถของเครือข่ายในการแสดงสถานะบล็อกเชนในหลักฐานความรู้เป็นศูนย์ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพภายใต้มาตรฐานการเข้ารหัสลับใหม่
• Fork M จะขยายการป้องกันควอนตัมไปยังเครือข่ายเลเยอร์ 2 ของ Ethereum ซึ่งประมวลผลกิจกรรมส่วนใหญ่ที่ผู้ใช้เห็นในระบบนิเวศ

นักพัฒนาซอฟต์แวร์กำลังพิจารณาฟอร์กสองตัวแรก คือ Fork I และ Fork J เพื่อนำไปรวมไว้ในฮาร์ดฟอร์ก Hegota ที่กำลังจะเปิดตัว ซึ่งคาดว่าจะมีการใช้งานในปีนี้

การเปลี่ยนแปลงนี้จะส่งผลกระทบต่อแต่ละชั้นของโปรโตคอล Ethereum อย่างไร?

การย้ายระบบครั้งนี้จะส่งผลกระทบต่อเลเยอร์โปรโตคอลหลักทั้งสามชั้น โดยแต่ละชั้นจะมีวิธีการทางเทคนิคและระยะเวลาที่แตกต่างกัน

ค้นพบโครงการอันน่าตื่นเต้น...

โครงการอันน่าสัญญา...

(โฆษณา)

บทความต่อ...

ในระดับการประมวลผลนั้น จุดสนใจอยู่ที่การช่วยให้ผู้ใช้สามารถเปลี่ยนไปใช้การตรวจสอบสิทธิ์ที่ปลอดภัยจากควอนตัมผ่านการสร้างนามธรรมของบัญชี การสร้างนามธรรมของบัญชีเป็นกลไกที่ช่วยให้กระเป๋าเงินดิจิทัลทำงานภายใต้กฎที่ตั้งโปรแกรมได้ แทนที่จะใช้สมมติฐานทางด้านการเข้ารหัสที่ตายตัว ซึ่งหมายความว่าผู้ใช้สามารถเปลี่ยนไปใช้รูปแบบลายเซ็นดิจิทัลใหม่ได้โดยไม่ต้องทำการอัปเกรดเครือข่ายทั้งหมดพร้อมกันโดยบังคับ

ในระดับฉันทามติ ความท้าทายนั้นซับซ้อนกว่ามาก ปัจจุบัน Ethereum ใช้ลายเซ็น BLS สำหรับการตรวจสอบความถูกต้องของผู้ตรวจสอบ BLS เป็นรูปแบบลายเซ็นที่มีคุณค่าเนื่องจากความสามารถในการรวบรวมลายเซ็นของผู้ตรวจสอบแต่ละรายหลายพันรายการเข้าไว้ในหลักฐานขนาดกะทัดรัดเพียงชิ้นเดียว ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเครือข่ายที่มีผู้ตรวจสอบที่ใช้งานอยู่หลายแสนราย 

ทางเลือกหลังควอนตัม โดยเฉพาะลายเซ็นที่ใช้แฮชโดยใช้รูปแบบที่เรียกว่า leanXMSS นั้น ไม่มีคุณสมบัติการรวมข้อมูลแบบดั้งเดิมเหมือนกัน เพื่อชดเชยข้อบกพร่องนี้ นักวิจัยของ Ethereum กำลังพัฒนาวิธีการรวมข้อมูลแบบ SNARK โดยใช้เครื่องเสมือนแบบไร้ความรู้ขั้นต่ำที่เรียกว่า leanVM

ในระดับชั้นข้อมูล การเปลี่ยนแปลงนี้ครอบคลุมถึงการรักษาความปลอดภัยวิธีการที่เครือข่ายจัดการกับอ็อบเจ็กต์ BLOB ซึ่งเป็นแพ็กเก็ตข้อมูลขนาดใหญ่ที่ใช้เพื่อรองรับความพร้อมใช้งานของข้อมูลในชั้นที่ 2 การอัปเกรด Dencun ในปี 2024 ได้นำการจัดการ BLOB มาใช้เพื่อลดค่าธรรมเนียมในชั้นที่ 2 อย่างมีนัยสำคัญ และการรับรองว่าโครงสร้างพื้นฐานมีความปลอดภัยหลังควอนตัมเป็นส่วนสำคัญของการเปลี่ยนแปลงในวงกว้าง

ความท้าทายด้านความสามารถในการขยายขนาดในวิทยาการเข้ารหัสลับยุคหลังควอนตัม

ปัญหาทางเทคนิคอย่างหนึ่งที่พบได้บ่อยในระบบการเข้ารหัสลับหลังควอนตัมคือ ลายเซ็นดิจิทัลมักมีขนาดใหญ่กว่าและต้องการทรัพยากรการคำนวณมากกว่าวิธีการเดิม ซึ่งขัดแย้งโดยตรงกับความพยายามของ Ethereum ในการรักษาระดับค่าธรรมเนียมให้ต่ำและปริมาณการทำธุรกรรมให้สูง

การพัฒนาเทคนิคการรวมข้อมูลโดยใช้หลักฐานความรู้เป็นศูนย์ (zero-knowledge proof-based aggregation techniques) เป็นเครื่องมือหลักที่นักวิจัยของ Ethereum ใช้ในการจัดการความสมดุลนี้ เป้าหมายคือการดูดซับภาระทางด้านการเข้ารหัสที่เพิ่มขึ้นโดยไม่ผลักภาระต้นทุนที่เพิ่มขึ้นตามสัดส่วนไปยังผู้ใช้หรือผู้ตรวจสอบความถูกต้อง

หลักการที่กว้างกว่าซึ่งเป็นแนวทางในการเปลี่ยนแปลงนี้คือสิ่งที่นักวิจัยเรียกว่า "ความคล่องตัวทางด้านการเข้ารหัส" ซึ่งหมายถึงการออกแบบโปรโตคอลเพื่อให้สามารถเปลี่ยนส่วนประกอบการเข้ารหัสหลักได้เมื่อเวลาผ่านไปโดยไม่จำเป็นต้องทำการยกเครื่องเครือข่ายทั้งหมดในคราวเดียวซึ่งจะก่อให้เกิดความหยุดชะงัก

แผนงานควอนตัม (Quantum Roadmap) สอดคล้องกับแผนการอัปเกรดโดยรวมของ Ethereum อย่างไร?

แผนงานควอนตัมนี้มาถึงในช่วงเวลาที่ Ethereum กำลังให้ความสำคัญกับทิศทางทางเทคนิคหลักอีกครั้ง เมื่อต้นปีที่ผ่านมา Vitalik Buterin ผู้ร่วมก่อตั้งได้กล่าวถึงเรื่องนี้ ถูกท้าทายต่อสาธารณะ สมมติฐานที่ว่าการเติบโตของเครือข่ายเลเยอร์ 2 จะส่งผลให้ Ethereum ขยายขนาดไปด้วยโดยอัตโนมัติ ทำให้เกิดการสนทนาในวงกว้างเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมระยะยาวของเครือข่ายควรมีลักษณะอย่างไร

การผลักดันสู่ยุคหลังควอนตัมเป็นส่วนหนึ่งโดยตรงของแผนงานที่ปรับทิศทางใหม่นี้ บูเทอรินกล่าวว่าเอกสารวางแผนยุคหลังควอนตัมของมูลนิธิเป็น "สิ่งสำคัญมาก" และได้เผยแพร่ข้อเสนอแยกต่างหากเกี่ยวกับอัลกอริธึมการเข้ารหัสและวิธีการตรวจสอบธุรกรรมที่มุ่งเป้าไปที่ภัยคุกคามเดียวกัน ในขณะที่รอบการอัปเกรดก่อนหน้านี้ให้ความสำคัญกับประสบการณ์ของผู้ใช้และการลดค่าธรรมเนียม ระยะปัจจุบันได้เพิ่มความทนทานทางด้านการเข้ารหัสในระยะยาวเป็นข้อจำกัดการออกแบบหลัก

แหล่งข้อมูล

1. มูลนิธิ Ethereum บน Xโพสต์เมื่อวันที่ 24 มีนาคม

2. เว็บไซต์ Post Quantum Ethereum: ข้อมูลทั่วไป

3. รายงานโดย CoinDeskEthereum กำลังเผชิญกับช่วงเวลาชี้ชะตาในการปรับสมดุลครั้งสำคัญ ท่ามกลางแรงกดดันด้านการขยายขนาด เทคโนโลยีควอนตัม และปัญญาประดิษฐ์ที่เพิ่มสูงขึ้น

4. รายงานโดย DL News: Ethereum พิจารณาปรับปรุงเลเยอร์ 2 อีกครั้งหรือไม่? Vitalik Buterin เผยแผนงานใหม่ท่ามกลางราคาที่ร่วงลง