นี่คือส่วนที่ 2 ของซีรีส์บล็อกที่สำรวจความเป็นไปได้ในการนำเสนอระบบลายเซ็นหลังควอนตัมสำหรับ Ethereum ในส่วนที่ 1, เราได้แนะนำความท้าทายพื้นฐานและข้อคิดที่เกี่ยวข้องในการเปลี่ยน Ethereum ไปสู่อนาคตที่สามารถต้านทานควอนตัม ในส่วนนี้เราจะลึกไปในกระบวนการ Falcon ที่เป็นอัลกอริทึมลายเซ็นที่มีความเป็นมังกรหลังควอนตัมที่มีความเป็นมังกรที่ดีและจุดอ่อน และอุปสรรคทางปฏิบัติของการรวมองค์นี้เข้ากับกรอบการทำธุรกรรมของ Ethereum

ระบบลายเซ็น Falcon - ภาพรวมทางเทคนิค

Falcon 3 (ลาตติซ์เบสสนบายสัญญาแบบคอมแพ็คท์ที่มีความเร็ว (Fast-Fourier Lattice-based Compact Signatures over NTRU) สร้างขึ้นบนกรอบของลาตติซ์ที่มีลักษณะเฉพาะของ Gentry, Peikert, และ Vaikuntanathanจีพีวี 2มันใช้กรอบนี้กับตาราง NTRU และใช้ตัวเลือก trapdoor sampler แบบ "fast Fourier sampling" โครงการพฤติกรรมขึ้นอยู่กับปัญหา Short Integer Solution (SIS) ข้ามNTRU 3เส้นตามแบบภาพหรือตารางซึ่งถือว่ามีความยากทางคอมพิวเตอร์ในกรณีทั่วไป แม้ว่ามีควอนตัมคอมพิวเตอร์ก็ยังไม่สามารถแก้ปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยยังไม่มีอัลกอริทึมในการแก้ปัญหาที่รู้จักดี

ส่วนประกอบหลัก

Falcon ใช้แนวคิดแฮชและเซ็นต์แบบเป็นความเป็นไปได้ของ RSA แบบดั้งเดิม แต่ไม่ใช้เลขคณิตศาสตร์เป็นพื้นฐาน แต่ใช้ความยากลำบากของปัญหาที่มีฐานรากหลายมิติ ความปลอดภัยของ Falcon ขึ้นอยู่กับความยากลำบากในการค้นหาเวกเตอร์สั้นในเครือข่าย NTRU โดยใช้เทคนิคการสุ่มเกาส์เซียนในการสร้างฐานกับบั้นท้ายที่มีนิรมิตต่ำลง เพื่อให้การสร้างและเซ็นต์กุญแจเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ

1. การสร้างคีย์:
   • ในการให้ค่าของวงหน้ารูปพหุ NTRU (Z[X]/(Xn+1)) กุญแจส่วนตัวประกอบด้วยพหุสั้นสองตัว (f,g) ที่ทำให้สมการ NTRU ถูกต้อง
   • คีย์สาธารณะได้รับการสร้างขึ้นเป็น (h=g/f) ในวงแหวน (Zq[X]/(Xn+1))
2. กระบวนการลงชื่อ:
   • ข้อความถูกแฮชเป็นเวกเตอร์ท้าทายในโดเมนเชิงเลขของเส้นเชิงเลข
   • ใช้การสุ่มแบบฟูริเยร์สำหรับการสุ่มทางไวให้เล็กและรวดเร็วและรักษาความปลอดภัยต่อการโจมตีลดลู่เกรดรูปลattice
   • ลายเซ็นประกอบด้วยเวกเตอร์แบบสั้นที่ตอบโจทย์ได้
3. การยืนยัน:
   • ผู้ตรวจสอบตรวจสอบว่าลายเซ็นต์ตรงตามความสัมพันธ์ของกุญแจสาธารณะในวงแหวนแกนลูกตา
   • การตรวจสอบเกี่ยวข้องกับการคำนวณกฏและการตรวจสอบความถูกต้องของพื้นฐานของเชิงเล็กในการคำนวณโมดูลาริทึม

Falcon ถูกออกแบบมาเพื่อให้ได้รับการลายมือหลังควอนตัมที่แข็งแกร่ง โดยรวมระบบกลุ่มริดกับเทคนิคการสุ่มที่มีประสิทธิภาพ แม้ว่าประโยชน์ทางด้านความปลอดภัยของมันจะชัดเจน แต่เช่นเดียวกับระบบการเข้ารหัสใด ๆ มันก็มีการแลกเปลี่ยนบางอย่างในเชิงซับซ้อนและอุปสรรคในการดำเนินงาน ตอนนี้เรามาวิเคราะห์จุดเด่น พื้นที่เสี่ยง และบางภาพอื่น ๆ ที่ท้าทายของ Falcon

เดอะ กู๊ด

นอกจากประโยชน์ที่ระบุโดย NIST ที่ทราบกันดี เช่น ลายเซ็น Compact, การดำเนินการเร็ว (การสร้างคีย์และการตรวจสอบเชิงประสิทธิภาพผ่านเทคนิค FFT) และการพิสูจน์ความปลอดภัย (พฤกษาเกี่ยวกับการลดทอยเชิงลาตต์และการสมมติสมมติความยากลำบากสุดท้าย) Falcon ยังมีประโยชน์ที่เฉพาะเจาะจงสำหรับ Ethereum โดยเฉพาะ มันมีเวลารันนิงไทม์ที่กำหนดไว้ดี ซึ่งทำให้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับ Ethereum Virtual Machine (EVM) ที่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับประสิทธิภาพและความเชื่อถือ

เลว

ความพึงพอใจต่อการทำงานของมัน ที่จำเป็นต้องใช้เลขทศนิยมแบบลอยและการแปลงทศนิยมแบบทศนิยมอาจทำให้ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนในการประมวลผลและความไวต่อช่องโหว่ข้างเคียงระหว่างขั้นตอนการเซ็นต์ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่ใช่ปัญหาที่สำคัญสำหรับ Ethereum เนื่องจากการเซ็นต์เกิดขึ้นนอกเครื่องที่เป็นที่ตั้ง ที่ทำให้ประสิทธิภาพมีความสำคัญน้อยกว่า จุดสำคัญหลักคือการปรับปรุงกระบวนการตรวจสอบ ซึ่งเกิดขึ้นในเครือข่าย เพื่อให้การดำเนินการเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย

The Gnarly

มีการวิจัยอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการรวบรวมลายเซ็นเจาะจง Falcon อย่างมีประสิทธิภาพ เช่นงานที่นำเสนออยู่ในกระดาษ 7คาดว่าการรวมข้อมูลจะมีประสิทธิภาพเพียงพอ โดยใช้ Falcon ในชั้นขั้นการตกลงเพื่อแทนลายเซ็น BLS (แทนที่ข้อเสนอทางเลือก 4โดยใช้ลายเซ็นต์หลายรายการที่ขึ้นอยู่กับ Hash) จะช่วยในการรักษาชั้นเส้นที่สม่ำเสมอมากขึ้นในเครือข่าย Ethereum

สรุป

Falcon เป็นผู้สมัครที่แข็งแกร่งสำหรับการประยุกต์ใช้ในการเข้ารหัสหลังควอนตัม รวมถึงระบบบล็อกเชน เช่น Ethereum ที่ขนาดลายเซ็นและประสิทธิภาพในการตรวจสอบเป็นสิ่งสำคัญ ในส่วนที่ 3 ของซีรีส์ เราจะเริ่มดำเนินการโดยใช้วิธีผสมที่ถูกนำเสนอใน ส่วนที่ 1, โดยเน้นเริ่มต้นที่ Account Abstraction และสัญญา Solidity สำหรับการตรวจสอบ Falcon ซึ่งเป็นการสะพานทางระหว่างความปลอดภัยหลังจากควอนตัมและโครงสร้างพื้นฐานปัจจุบันของ Ethereum

คำปฏิเสธ:

1. บทความนี้พิมพ์ซ้ําจาก [ethresear]. สิทธิ์ในการเผยแพร่ทั้งหมดเป็นของผู้เขียนต้นฉบับ [asanso]. หากมีการอุทธรณ์ต่อการเผยแพร่ฉบับนี้ กรุณาติดต่อ เกต เลิร์นทีมของเรา และพวกเขาจะดำเนินการด้วยรีบ
2. คำปฏิเสธความรับผิด: มุมมองและความเห็นที่แสดงในบทความนี้เป็นเพียงความคิดเห็นของผู้เขียนเท่านั้นและไม่เป็นที่เท่าเทียมกันของคำแนะนำการลงทุนใด ๆ
3. การแปลบทความเป็นภาษาอื่นๆ ทำโดยทีม gate Learn ห้ามคัดลอก แจกจ่าย หรือลอกเลียนบทความที่ถูกแปล นอกจากที่ได้ระบุไว้