Ethereum Foundation ускоряет переход на постквантовую криптографию к 2028 году

Исследователь Ethereum Foundation Джастин Дрейк в докладе сообщил, что команда хочет ускорить переход сети Ethereum на постквантовую криптографию. Причина в прогрессе квантовых вычислений и развитии искусственного интеллекта: по его словам, они создают новые риски для криптографических механизмов, на которых работает сеть.

За последние месяцы, по словам Дрейка, команда безопасности фиксирует всё больше уязвимостей, найденных с помощью ИИ. С марта разработчикам клиентов Ethereum передали 895 потенциальных проблем, 500 из них подтвердились как реальные уязвимости. Преимуществом сети Дрейк назвал разнообразие клиентов. Команда безопасности Ethereum Foundation за последние недели и месяцы выросла и привлекла исследователей, которые работают с ИИ.

Когда может наступить Q-Day

Q-Day — момент, когда квантовые компьютеры смогут взламывать современную криптографию. Дрейк считает, что сроки могут сократиться. Он сослался на руководителя одной из крупных квантовых компаний, которого не назвал: тот с уверенностью 99% ждёт Q-Day уже в 2029 году. Собственный базовый ориентир Дрейка — 2032 год, а вероятность наступления Q-Day до 2029 года он оценивает в 10%.

Отдельно Дрейк выделил квантовые системы на нейтральных атомах. По его мнению, из-за потенциала масштабирования они одна из главных краткосрочных угроз для криптографии. Прогресс, по его словам, идёт на всех уровнях: от железа и коррекции ошибок до алгоритмов. Пример — работа над алгоритмом Шора, который может использоваться для взлома криптографии на основе эллиптических кривых. Группа примерно из 100 энтузиастов, работающих с проектом ecdsa.fail, сократила оценку необходимого числа кубитов на 30% по сравнению с исследованием Google, опубликованным в марте. Время выполнения алгоритма, по словам Дрейка, сократили втрое, а новая работа, о которой он упомянул, обещает уменьшить его ещё на порядок, с минут до секунд.

Дрейк также заявил о рисках, связанных с математическим суперинтеллектом. По его мнению, ИИ может находить контрпримеры к математическим предположениям, которые долго считались верными. Он предположил, что государственные структуры могут ограничивать публикацию результатов исследований криптографических уязвимостей. В докладе эти утверждения прозвучали как оценки самого Дрейка.

Что изменилось в графике

Команда сдвинула сроки вперёд. Защиту всех трёх уровней Ethereum хотят обеспечить до форка JAR, тогда как раньше соответствующие изменения планировали на более поздний этап, форк LAR. Работа разбита на три направления: уровень исполнения (EL) — переход к постквантовым транзакциям; уровень консенсуса (CL) — постквантовые аттестации; уровень данных (DL) — постквантовый семплинг данных. Основным инструментом станет leanVM, который, по словам участников доклада, недавно прошёл полную сквозную формальную верификацию.

В рамках Mission 2028 определены две точки: запуск форка Glamsterdam в мейннете в январе 2027 года и завершение перехода к декабрю 2028 года. Между ними разработчики планируют 24 месяца на внедрение изменений в рамках трёх хардфорков.

Хеш-функции и замена подписей

Второй докладчик, Кев, пояснил, что основой перехода станут хеш-криптография и формальная верификация. Poseidon2 команда рассматривала из-за быстродействия, но с развитием систем доказательства сместилась к классическим хеш-функциям. Сейчас основной вариант — SHA-3 / Keccak, у которых больше десяти лет криптоанализа.

В планах заменить ECDSA на уровне исполнения на leanSphincs, BLS на уровне консенсуса на leanXMSS, а KZG на уровне данных на leanDA. Команда также работает над leanPCS, постквантовой схемой полиномиальных обязательств, которая должна помочь перейти от Groth16 и Plonk к постквантовым STARK-доказательствам.

Что делать валидаторам и разработчикам

• Валидаторам — проверить устаревшие реквизиты вывода 0x00 withdrawal credentials, которые, по словам докладчиков, планируют вывести из эксплуатации, и присоединиться к работе над PQ Validator Registry.
• Разработчикам приложений — проверить системы на жёсткие зависимости от ECDSA. Кошелькам — заранее изучить поддержку Frame Transactions, механизма, который должен стать ключевой частью постквантовой защиты на уровне исполнения.
• Сообществу — дать отзывы о параметрах leanSphincs и протестировать его в сети Daugi.

По оценке Дрейка, 72% ETH принадлежат аккаунтам, которые хотя бы раз подписывали транзакцию, а значит, их публичные ключи раскрыты. Снизить этот риск уже сейчас, по его словам, можно переводом средств на новый аккаунт, который ещё не подписывал транзакций: тогда в блокчейне виден хеш адреса, а не открытый публичный ключ. Другой вариант — Frame Transactions со смарт-контрактом, который проверяет подписи leanSphincs. По словам докладчиков, это даёт постквантовую защиту уже сейчас, но обойдётся дороже, чем интеграция leanVM непосредственно в протокол.