Довго обговорюваний «квантовий апокаліпсис» — або «День Q» — коли квантові комп'ютери зможуть зламати сучасну криптографію, перетворився з теорії на гонку з часом для блокчейн-індустрії. Але зараз запускаються блокчейн-мережі, які заявляють про свою готовність до цієї неминучості.

У четвер Naoris Protocol запустив свою основну мережу (mainnet), описуючи її як блокчейн, побудований із самого початку з використанням постквантової криптографії, застосовуючи алгоритми, затверджені Національним інститутом стандартів і технологій США.

Проєкт приєднується до зростаючого списку ініціатив, що досліджують, як блокчейни можуть функціонувати, якщо квантові комп'ютери зрештою подолають криптографічні системи, на які сьогодні покладається більшість блокчейнів.

Більшість основних блокчейнів, включаючи Bitcoin та Ethereum, захищають транзакції за допомогою підписів з відкритим ключем, таких як алгоритм цифрового підпису на еліптичних кривих (ECDSA). Ці системи покладаються на математичні задачі, які класичні комп'ютери не можуть реально вирішити. Однак дослідники попереджали, що достатньо потужний квантовий комп'ютер може зламати ці захисти за допомогою алгоритму Шора, дозволяючи зловмисникам отримувати приватні ключі з відкритих ключів та отримувати контроль над гаманцями.

Натаніель Шерезла, директор із розвитку Naoris Protocol, заявив, що проєкт свідомо обрав впровадження фіналізованого федерального стандарту для цієї технології, а не раніших дослідницьких версій алгоритму.

«Більшість блокчейн-проєктів, що експериментують із постквантовими підписами, розглядають 'Dilithium' та 'ML-DSA' як взаємозамінні назви», — сказав Шерезла виданню Decrypt. «Naoris ставиться до них як до жорсткої межі».

ML-DSA — це стандартизована версія алгоритму CRYSTALS-Dilithium, затверджена NIST як частина його програми постквантової криптографії. Як пояснив Шерезла, CRYSTALS-Dilithium і ML-DSA-87 не є двома окремими алгоритмами. ML-DSA — це стандартизована NIST версія CRYSTALS-Dilithium, опублікована як FIPS 204 у серпні 2024 року.

Оголошення Naoris з’явилося тоді, коли розробники блокчейнів обговорюють, як перейти на квантово-стійку криптографію, оскільки це вимагатиме значних змін в існуючих мережах. У лютому співзасновник Ethereum Віталік Бутерін окреслив план заміни кількох криптографічних компонентів протоколу, включаючи підписи BLS та ECDSA, на альтернативи, розроблені для протистояння квантовим атакам.

Розробники Bitcoin досліджують схожі ідеї, а учасники просувають BIP 360 — пропозицію, спрямовану на зменшення розкриття відкритих ключів у транзакціях шляхом впровадження нового типу виходу під назвою Pay-to-Merkle-Root. Цей дизайн відключає технічну функцію під назвою key-path spending, яка розкриває відкриті ключі при витраті монет, і закладає основу для додавання постквантових схем підпису в майбутніх софтфорках.

Оскільки історії блокчейн-транзакцій є публічними та постійними, криптографічні підписи, прикріплені до цих транзакцій, залишаються видимими нескінченно довго. Якщо квантові комп'ютери зрештою досягнуть необхідного масштабу, зловмисники зможуть аналізувати дані минулих транзакцій, щоб відновити приватні ключі з розкритих підписів.

Шерезла заявив, що Naoris намагається зменшити цей ризик, запроваджуючи перехід від класичних підписів після того, як обліковий запис приймає постквантовий ключ.

«Щойно обліковий запис прив'язаний до PQC, система забезпечує жорсткий, незворотний перехід», — сказав він. «Процесор транзакцій перевіряє кожну вхідну транзакцію. Якщо адреса відправника має прив'язку PQC у реєстрі, транзакція повинна містити дійсний внутрішній підпис ML-DSA».

Транзакція лише з ECDSA від прив'язаного облікового запису відхиляється зі специфічною помилкою, яка повідомляє користувачам, що для прив'язаного облікового запису потрібен підпис PQC, пояснив він.

Мережа Naoris наразі працює з обмеженим набором операторів-валідаторів, оскільки проєкт розширює участь. До запуску основної мережі Naoris заявив, що його тестова мережа обробила понад 106 мільйонів постквантових транзакцій і виявила понад 603 мільйони загроз безпеці. Decrypt не перевіряв ці дані незалежно.

Оскільки Naoris не може ретроактивно захистити активи, вже записані в блокчейнах, які покладаються на класичну криптографію, Шерезла заявив, що користувачам потрібно буде перемістити активи в мережу Naoris, щоб вони були захищені.

«Активи, переміщені в Naoris, стають квантово-безпечними, тоді як активи, залишені на класичних ланцюгах, залишаються вразливими», — сказав він. «Чим раніше користувачі мігрують, тим меншим є їхнє вікно вразливості».