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比特币主网完成首笔抗量子安全交易:StarkWare方法无需软分叉

据StarkWare透露,比特币主网已确认首笔使用抗量子安全方法的交易。该交易于8月26日被挖出,采用了研究员Avihu Levy提出的量子安全比特币(QSB)技术,该技术可在现有共识规则下运行,无需软分叉或协议变更。

QSB工作原理

标准比特币交易依赖椭圆曲线密码学进行签名。理论上,一台足够强大的量子计算机运行Shor算法,可以从暴露的公钥中推导出私钥。QSB用基于哈希的保护替代了这一安全假设,利用RIPEMD-160的原像抗性而非椭圆曲线离散对数。该实现估计,针对使用Shor算法的攻击者,可提供约118位的第二原像抗性。值得注意的是,QSB并未使用StarkWare的STARK证明技术,尽管这两种方法都高度依赖哈希函数。该方法将比特币现有的ECDSA验证操作作为载体,但其核心安全性来自哈希承诺和哈希到签名谜题。

链下计算与矿工接入

创建一笔QSB花费需要搜索交易参数,使其产生的RIPEMD-160哈希能被解释为有效的DER编码签名。根据Levy的代码库,该搜索涉及约2^46次哈希尝试,使用云GPU的成本在75至150美元之间。研究论文给出了75至200美元的更宽范围,仅涵盖链下计算,不包括网络费用。QSB交易超出比特币标准中继策略限制,因此普通节点不会通过公共内存池传播它们。首笔主网交易使用了MARA的Slipstream服务直接提交给矿工。

局限性与适用范围

已确认的交易证明比特币的共识规则接受QSB构造,但这并不意味着整个比特币已实现量子安全。QSB适用于传统Pre-SegWit脚本,无法直接保护Taproot输出、闪电网络通道或此前已暴露的公钥。代币必须首先通过常规交易进入QSB输出,这意味着如果在迁移期间存在具备量子攻击能力的攻击者,资金可能在确认前成为目标。比特币专家Daniel Batten此前曾将“QSB已使比特币量子安全”的宽泛说法描述为“夸大其词”,理由是该技术未能解决休眠代币和先前已暴露密钥的问题。

未来展望

Levy将QSB描述为“最后手段”,而非普通比特币交易的可扩展替代方案。计算成本、大体积脚本以及对矿工直连提交的依赖,使其不适合常规支付规模。StarkWare首席执行官Eli Ben-Sasson表示:“今天成功的交易为比特币提供了一种保证,即在那之前持仓可以得到保护。”他指的是未来可能的软分叉。开发者也在考虑BIP-360,该提案建议采用Pay-to-Merkle-Root输出以减少长期量子暴露风险,但这需要协议变更。后续步骤包括对QSB代码的独立审查、进一步的主网测试,以及更可扩展的后量子签名系统研发。