Blockstream پیشنهاد بهبود بیتکوین (BIP) مربوط به طرح امضای پساکوانتومی SHRINCS را منتشر کرد. این طرح که در شبکهٔ جانبی Liquid در شرایط عملیاتی امضا شده، هدفش فراهم کردن مقاومت در برابر حملات کوانتمی است؛ با این حال نکتهٔ کلیدی آن نیاز به نگهداری وضعیت (stateful) در کیفپولهاست که الزاماتی جدید ایجاد میکند.
SHRINCS چیست و چه اهمیتی دارد
SHRINCS یک طرح امضای مبتنی بر هش است که توسط پژوهشگران Blockstream پیشنهاد شده و برای سازگاری با محدودیتهای اقتصادی و عملیاتی بیتکوین طراحی شده است. اندازهٔ امضاها در این طرح حداقل حدود 548 بایت (بهعلاوهٔ کلید عمومی 48 بایتی) و در بدترین حالت تا 4,619 بایت میرسد. سازندگان طرح ادعا میکنند SHRINCS در مقایسه با برخی گزینههای دیگر بهینهتر است و میتواند مسیر مهاجرت به الگوریتمهای پساکوانتومی را تسهیل کند.
ضرورت مقاومت پساکوانتومی
توسعهٔ کامپیوترهای کوانتمی پیشرفته تهدیدی بالقوه برای امضاهای عمومی فعلی ایجاد میکند، زیرا ممکن است امکان مهندسی معکوس کلیدهای خصوصی از روی کلیدهای عمومی فراهم شود. مؤسساتی مانند NIST در حال استانداردسازی الگوریتمهای پساکوانتومی هستند؛ اما بسیاری از گزینههای تأییدشده حجم امضا را چندین برابر افزایش میدهند که پیامدهای مهمی برای ظرفیت شبکه دارد.
آزمایش عملی و محدودیتهای کنونی
Blockstream اعلام کرده که پیادهسازی عملی SHRINCS موجود و تراکنشهایی روی Liquid mainnet امضا شدهاند، اما در BIP تصریح شده که «اثبات امنیت هنوز انجام نشده». بنابراین طرح در مرحلهٔ آزمایشی قرار دارد و به حسابرسی و تحلیل رمزنگاری مستقل نیاز دارد.
برای کاهش اندازهٔ امضاها، SHRINCS از مدل stateful استفاده میکند؛ یعنی کیفپول باید وضعیت استفاده از کلیدهای یکبار مصرف را پیگیری کند. در مقابل، الگوریتمهایی مانند SPHINCS+ حالت stateless دارند اما اندازهٔ امضا در آنها بسیار بزرگتر است.
تأثیر بر تراکنشها و ظرفیت شبکه
با توجه به ساختار SegWit که امکان قرار دادن امضاها در بخش witness را فراهم میکند، اثرگذاری اندازهٔ امضاها بر ظرفیت کلی تراکنشها متفاوت است. برآوردهای ارائهشده توسط پژوهش Blockstream شامل موارد زیر است:
- در حالت ایدهآل و با استفادهٔ گسترده از امضای Schnorr/Taproot، ظرفیت شبکه میتواند به حدود 6.5 تراکنش بر ثانیه برسد.
- استفاده از امضای توری ML-DSA ممکن است ظرفیت را تا حدود 0.5 TPS کاهش دهد.
- امضای مبتنی بر هش SPHINCS+ میتواند ظرفیت را به حدود 0.36 TPS برساند.
- براساس برآوردها، SHRINCS ظرفیت بلاکچین را در سطحی نزدیک به وضعیت کنونی—حدود 3 TPS—حفظ میکند.
این ارقام نشان میدهند SHRINCS میتواند توازنی بین امنیت پساکوانتومی و حفظ کارایی شبکه برقرار کند، اما الزام نگهداری وضعیت کلیدها نیازمند تغییرات نرمافزاری و سختافزاری در اکوسیستم کیفپولهاست.
مزایا و ریسکها
مزایا:
- اندازهٔ امضاها نسبت به بسیاری از جایگزینهای پساکوانتومی کوچکتر است و فشار کمتری روی فضای بلاک وارد میکند.
- پایهٔ امنیتی طرح مبتنی بر فرضیات SHA-256 است که در حال حاضر پایهٔ استخراج بیتکوین بهشمار میرود (SHA-256).
- وجود کد عملیاتی و آزمایش روی Liquid نشان میدهد پیادهسازی کاربردی امکانپذیر است.
ریسکها و چالشها:
- طرح هنوز حسابرسی مستقل و تحلیل رمزنگاری عمومی را تجربه نکرده است.
- مدل stateful نیازمند مدیریت دقیق وضعیت کلیدها در کیفپولها است و خطاهای انسانی یا باگ نرمافزاری میتواند مخاطراتی ایجاد کند.
- اجرای تغییرات گسترده در شبکه، بهویژه اگر سازوکارهایی مانند گواههای صفر-دانشی اضافه شوند، نیازمند اجماع گسترده و زمان خواهد بود.
گزینههای فنی پیش رو
توسعهدهندگان دو رویکرد اصلی را دنبال میکنند: استفاده از تجمع امضاها و گواههای کوچک صفر-دانشی برای کاهش بار اقتصادی امضاها، یا کوچک نگه داشتن امضاهای پساکوانتومی و مدیریت مدل stateful از طریق تغییر در کیفپولها و سختافزار. هر راهبرد پیچیدگیهای فنی و ملاحظات حاکمیتی دارد؛ افزودن گواههای صفر-دانشی، بهعنوان نمونه، تغییر بنیادینی است و پذیرش گسترده میطلبد.
جمعبندی و چشمانداز
SHRINCS گام عملی و قابلتوجهی در جهت آمادهسازی بیتکوین برای دوران پساکوانتومی برداشته است: نسبتاً کمحجمتر از بسیاری گزینهها و دارای پیادهسازی آزمایشی در محیط تولید. با این حال تا پیش از انجام تحلیلهای رمزنگاری کامل، حسابرسی مستقل و آمادگی اکوسیستم کیفپولها و سختافزار، نمیتوان آن را راهحل نهایی دانست. گفتگوها و تصمیمگیریهای آتی میان توسعهدهندگان، ماینرها و ارائهدهندگان کیفپول تعیین خواهد کرد کدام مسیر برای محافظت کوانتمی بیتکوین انتخاب میشود.
منابع و مطالعهٔ بیشتر: صفحهٔ استانداردسازی پساکوانتومی NIST و نوشتههای فنی دربارهٔ بیتکوین در ویکیپدیا.
