Quỹ Ethereum công bố lộ trình bảo mật lượng tử với bốn đợt phân tách cứng (hard fork) theo kế hoạch.

 Ethereum Foundation có công bố một cấu trúc lộ trình Để bảo vệ mạng lưới khỏi các mối đe dọa từ điện toán lượng tử, kế hoạch này đã vạch ra bốn đợt phân nhánh cứng (hard fork) và một loạt các thay đổi ở cấp độ giao thức sẽ ảnh hưởng đến mọi lớp của kiến ​​trúc Ethereum. Tổ chức này kỳ vọng việc đại tu cốt lõi sẽ hoàn thành vào năm 2029, mặc dù việc chuyển đổi hoàn toàn trên toàn bộ hệ sinh thái dự kiến ​​sẽ mất thêm vài năm nữa sau đó.

Tại sao Ethereum lại chuẩn bị cho các mối đe dọa lượng tử ngay bây giờ?

Theo ước tính của hầu hết các nhà phát triển, máy tính lượng tử có khả năng phá vỡ các hệ thống mã hóa bảo mật mạng blockchain dự kiến ​​sẽ không xuất hiện trong vòng tám đến mười hai năm nữa. Mặc dù vậy, Quỹ Ethereum đã nêu rõ lý do tại sao công việc phải bắt đầu ngay bây giờ.

Việc chuyển đổi một giao thức toàn cầu phi tập trung không phải là một quá trình nhanh chóng. Nó đòi hỏi nhiều năm nghiên cứu, thiết kế, xác minh chính thức và phối hợp giữa các nhóm ở mọi tầng của một hệ thống xử lý giá trị hàng tỷ đô la. Tổ chức này đã coi đây là một vấn đề kỹ thuật với thời hạn cụ thể chứ không phải là một giả thuyết xa vời.

Thực tế, nghiên cứu về mật mã hậu lượng tử tại Quỹ Ethereum đã được tiến hành trong hơn tám năm, với sự tham gia của các nhóm tập trung vào mật mã, kiến ​​trúc giao thức và điều phối. Lộ trình được công bố gần đây đánh dấu sự chuyển đổi từ giai đoạn nghiên cứu thăm dò, rời rạc sang một kế hoạch có cấu trúc và công khai với các mục tiêu phân nhánh cụ thể.

Vấn đề cốt lõi của điện toán lượng tử và chuỗi khối

Mật mã khóa công khai là nền tảng của quyền sở hữu kỹ thuật số, xác thực và sự đồng thuận trên tất cả các mạng blockchain lớn, bao gồm cả Ethereum. Nói một cách đơn giản, đó là hệ thống chứng minh bạn sở hữu ví của mình và ủy quyền cho các giao dịch của bạn. Máy tính lượng tử, khi đủ mạnh, được kỳ vọng rộng rãi là có thể phá vỡ hệ thống này bằng cách giải quyết các bài toán toán học hiện đang bảo mật nó.

Đối với Ethereum, mối đe dọa đó trải rộng trên ba lớp khác nhau của giao thức, mỗi lớp đều yêu cầu một chiến lược chuyển đổi riêng.

Bốn đợt phân tách cứng (hard fork) trong lộ trình Quantum của Ethereum là gì?

Nhóm nghiên cứu của Quỹ Ethereum đã đề xuất bốn bản nâng cấp giao thức cụ thể, mỗi bản nhắm vào một khía cạnh khác nhau của khả năng chống chịu lượng tử. Đối với những người chưa quen với thuật ngữ này, hard fork là một thay đổi vĩnh viễn đối với các quy tắc của blockchain, yêu cầu tất cả những người tham gia phải nâng cấp để duy trì khả năng tương thích với mạng lưới.

Bốn nâng cấp theo kế hoạch là:

• Tôi sẽ tạo một nhánh để cung cấp cho các trình xác thực mạng một khóa công khai an toàn lượng tử, có thể được kích hoạt nhanh chóng nếu một máy tính lượng tử đủ khả năng xuất hiện sớm hơn dự kiến.
• Fork J sẽ giảm chi phí gas liên quan đến việc xác minh chữ ký hậu lượng tử an toàn, giúp các phương pháp mã hóa mới trở nên thiết thực hơn khi sử dụng trên quy mô lớn.
• Fork L sẽ thu hẹp khả năng biểu diễn trạng thái blockchain của mạng lưới bằng bằng chứng không tiết lộ thông tin, cải thiện hiệu quả theo các tiêu chuẩn mật mã mới.
• Bản cập nhật Fork M sẽ mở rộng khả năng bảo vệ lượng tử cho các mạng lớp 2 của Ethereum, nơi xử lý phần lớn hoạt động hướng đến người dùng trên hệ sinh thái.

Các nhà phát triển đang xem xét hai nhánh đầu tiên, Fork I và Fork J, để đưa vào bản cập nhật Hegota sắp tới, dự kiến ​​sẽ được triển khai trong năm nay.

Quá trình chuyển đổi sẽ ảnh hưởng như thế nào đến từng lớp của giao thức Ethereum?

Quá trình chuyển đổi sẽ tác động đến cả ba lớp giao thức cốt lõi, mỗi lớp có phương pháp kỹ thuật và thời gian thực hiện riêng.

Khám phá những dự án đầy hứa hẹn...

Các dự án đầy hứa hẹn...

(Quảng cáo)

Bài viết còn tiếp tục...

Ở lớp thực thi, trọng tâm là cho phép người dùng chuyển sang xác thực an toàn lượng tử thông qua trừu tượng hóa tài khoản. Trừu tượng hóa tài khoản là một cơ chế cho phép ví hoạt động theo các quy tắc có thể lập trình được thay vì các giả định mật mã cố định, điều này có nghĩa là người dùng có thể chuyển sang các lược đồ chữ ký mới mà không cần nâng cấp toàn mạng đồng thời bắt buộc.

Ở tầng đồng thuận, thách thức phức tạp hơn. Ethereum hiện sử dụng chữ ký BLS để xác thực người xác thực. BLS là một lược đồ chữ ký được đánh giá cao nhờ khả năng tổng hợp hàng ngàn chữ ký riêng lẻ của người xác thực thành một bằng chứng nhỏ gọn duy nhất, điều này rất quan trọng đối với một mạng lưới có hàng trăm ngàn người xác thực đang hoạt động. 

Các giải pháp thay thế hậu lượng tử, cụ thể là chữ ký dựa trên hàm băm sử dụng lược đồ gọi là leanXMSS, không có các thuộc tính tổng hợp gốc tương tự. Để bù đắp điều này, các nhà nghiên cứu Ethereum đang phát triển một phương pháp tổng hợp dựa trên SNARK sử dụng một máy ảo không tiết lộ thông tin tối thiểu gọi là leanVM.

Ở lớp dữ liệu, quá trình chuyển đổi mở rộng đến việc đảm bảo an toàn cho cách mạng xử lý các đối tượng BLOB, là các gói dữ liệu lớn được sử dụng để hỗ trợ khả năng truy cập dữ liệu lớp 2. Bản nâng cấp Dencun năm 2024 đã giới thiệu khả năng xử lý BLOB để giảm đáng kể phí lớp 2, và việc đảm bảo cơ sở hạ tầng an toàn sau kỷ nguyên lượng tử là một phần cần thiết của quá trình chuyển đổi rộng hơn.

Thách thức về khả năng mở rộng trong mật mã hậu lượng tử

Một vấn đề kỹ thuật cố hữu của các lược đồ mật mã hậu lượng tử là chúng thường tạo ra các chữ ký lớn hơn đáng kể và yêu cầu nhiều tài nguyên tính toán hơn so với các phương pháp mà chúng thay thế. Điều này tạo ra mâu thuẫn trực tiếp với nỗ lực không ngừng của Ethereum nhằm giữ phí giao dịch thấp và thông lượng giao dịch cao.

Việc phát triển các kỹ thuật tổng hợp dựa trên bằng chứng không tiết lộ thông tin là công cụ chính mà các nhà nghiên cứu Ethereum đang sử dụng để quản lý sự đánh đổi này. Mục tiêu là hấp thụ chi phí mã hóa tăng thêm mà không chuyển mức tăng chi phí tương ứng cho người dùng hoặc người xác thực.

Nguyên tắc rộng hơn định hướng quá trình chuyển đổi là điều mà các nhà nghiên cứu gọi là "tính linh hoạt mật mã", đề cập đến việc thiết kế giao thức sao cho các thuật toán mật mã cốt lõi của nó có thể được thay thế dần theo thời gian mà không cần phải đại tu toàn bộ mạng lưới một cách đột ngột và gây gián đoạn.

Lộ trình lượng tử phù hợp như thế nào trong chương trình nâng cấp tổng thể của Ethereum?

Lộ trình lượng tử xuất hiện trong bối cảnh tập trung trở lại vào định hướng kỹ thuật cốt lõi của Ethereum. Đầu năm nay, người đồng sáng lập Vitalik Buterin thách thức công khai Giả định rằng sự phát triển của mạng lưới lớp 2 tự động đồng nghĩa với việc mở rộng quy mô của chính Ethereum đã thúc đẩy một cuộc thảo luận rộng hơn về kiến ​​trúc dài hạn thực sự của mạng lưới này nên như thế nào.

Bước tiến hướng tới kỷ nguyên hậu lượng tử là một phần trực tiếp của lộ trình tái định hướng đó. Buterin mô tả tài liệu lập kế hoạch hậu lượng tử của tổ chức là "rất quan trọng" và đã công bố riêng các đề xuất về thuật toán mã hóa và phương pháp xác minh giao dịch nhằm đối phó với cùng một mối đe dọa. Trong khi các chu kỳ nâng cấp trước đây ưu tiên trải nghiệm người dùng và giảm phí, giai đoạn hiện tại bổ sung tính bền vững mật mã dài hạn như một ràng buộc thiết kế chính.

Trung Tâm Tài Liệu

1. Quỹ Ethereum trên XBài đăng ngày 24 tháng 3

2. Trang web Post Quantum Ethereum: Thông tin chung

3. Báo cáo bởi CoinDeskEthereum đối mặt với thời khắc sống còn trong một cuộc cân bằng đầy rủi ro khi áp lực từ việc mở rộng quy mô, điện toán lượng tử và trí tuệ nhân tạo ngày càng gia tăng.

4. Báo cáo của DL News: Tái cấu trúc lớp 2 của Ethereum? Vitalik Buterin đề xuất lộ trình mới trong bối cảnh giá giảm mạnh.