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Local => 中文 (Chinese) => 媒体 => Topic started by: billy.ryoko on October 31, 2018, 11:41:02 PM
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译者前言：量子计算领域的最新进展，使得很多人对古典密码学的前景感到担忧，像谷歌已研制出了72量子位的量子计算芯片，这距离破解古典密码学需要达到的数千可用量子位级别，似乎不再是那么遥不可及，根据一些人的估算，到2031年，RSA和ECC（椭圆加密）算法被破解的概率大约为50%，而比特币、以太坊等区块链正是运用了古典密码学，虽然比特币使用了双SHA256算法，使其较银行、支付宝等使用的保密系统多了一道防线，但它依然存在着多种攻击向量，似乎量子计算正在成为区块链的达摩克利斯之剑，那么我们需要为此担心吗？
译者认为，需要密切关注，但无需太过担心，到了实在紧急的情况，社区可通过硬分叉的方式，替换掉比特币等区块链所使用的加密算法，而区块链行业的一些研究者，也在不断研究相关的抗量子加密算法，而来自联盟链团队R3的研究团队，在分析了相关攻击向量的同时，提出了一种抗量子签名方案，从结果来看，这一方案更适合用于R3的Corda以及超级账本Fabric。
以下为论文译文：
区块链后量子（PQ）签名
作者：
Konstantinos Chalkias∗ , James Brown† , Mike Hearn‡, Tommy Lillehagen§,Igor Nitto¶, Thomas Schroeterk （R3）
联系方式：Email: ∗[email protected], †
[email protected], ‡[email protected], §
[email protected],
¶[email protected], k
[email protected]
摘要 - 受区块链架构及现有基于默克尔树（Merkle tree）签名方案的灵感激发，我们提出了BPQS，一种可扩展后量子（PQ）抵抗数字签名方案，它最适用于区块链和分布式账本技术(DLT)。该协议的一个独特特征在于，它可利用专用链或图像结构，以减少密钥生成、签名、验证的成本，以及签名的大小。相比最近出现的其他改进方案，当一个密钥被重用于合理数量的签名时，BPQS会优于现有的哈希算法，如果有需要的话，它还支持一种回滚机制，可允许实际数量不限的签名。我们提供了该协议的开源具体实施方案，并对其进行了基准（benchmark）测试。
本论文相关术语： 后量子加密，数字签名，分布式账本，区块链，默克尔树（Merkle tree）
一、引言
量子计算领域的最新进展，及其对古典密码学的威胁，促发了更多人对后量子（PQ）研究的兴趣。
更具体地说，由于Shor算法 [1], 量子计算机可以很容易地在多项式时间内分解大整数因子，从而有效地破解RSA。Shor算法的启用，可解决离散对数问题，以及今天的数字签名（例如DSA，ECDSA以及EdDSA），使得它们变得无效[2]。
建立量子计算机的竞赛已经开始了。像谷歌、微软、IBM、D-Wave以及英特尔这样的公司，已经处在了领先位置。然而，截至目前，我们还未能建立一个具有数千个稳定量子位的计算机，可使经典公钥密码技术变得过时。然而，该领域已经有了显著进展，一些乐观的人预测称，在接下来的10到20年 [3], [4]内，一台大型量子计算机可能能够破解非对称加密。而破解公钥加密系统，其会带来的安全影响将是巨大的，几乎所有的东西都来自HTTPS、VPN以及PKI，而这就涉及到了RSA或椭圆曲线加密算法（ECC）的安全性。而区块链领域同样会被冲击到，并且它可能是受影响最大的领域之一，因为黑客们可以从中获得经济激励，他们可以匿名地访问区块链账户。
为了解决密钥泄露的问题，后量子密码学（PQ cryptography）开始兴起，它将保护我们免受量子霸权的冲击。而我们提出的BPQS解决方案，是基于XMSS方案[5]的一个修改版本。它实际上使用了一个单一的认证路径;因此，它是一条链，而不是一颗树，它只要关注 {一次性和少次}密钥，即它通常最适用于区块链（因为我们想要保持匿名，并尽量减少跟踪）。与现有方案相比，当只需要签名一次或少量次数时，我们的方案表现会更优。与一次性签名方案（OTS）不同的是，BPQS方案提供了一种回滚机制，可轻松支持多次签名。 据我们所知，这是第一个可利用现有区块链或图形结构，来减少签名成本的签名方案（即使我们计划签署多次也是如此）。这使得现有的多次状态签名方案对于区块链应用而言会变得过时。而且，事实上， BPQS完全基于哈希函数，因此其实施不需要特殊的数学理论，这使得它成为了现有或新区块链应用的有力签名方案候选者。