7月15日,专注于后量子密码学的Project Eleven公司展示了零知识证明(ZK-proof)的早期原型。这一机制有望解决比特币未来最严峻的问题之一:当量子计算机能够伪造任何数字签名时,如何证明钱包的所有权。

这一构想优雅而复杂。用户并非简单地证明对当前私钥(量子攻击者可能已恢复)的知情,而是证明对分层确定性(HD)钱包结构中更早的父密钥的控制权。该父密钥通过HMAC-SHA512(一种哈希函数)的派生阶段得到保护,该函数对量子攻击(Grover算法)的抵抗力目前仍处于可接受的安全水平。

“量子保险”如何运作

其核心基于研究人员于2023年描述的“签名提升”方法。在“Q日”——即量子计算机能从公钥恢复私钥的时刻——到来后,普通签名将不再能证明所有权。所提出的ZK协议允许使用相同的密钥对,但依赖抗量子破解的单向函数,用后量子证明替代该签名。

该原型由Binius系统首席开发者Jim Posen共同开发,已展现出令人印象深刻的性能。在搭载M5芯片的MacBook Air上,证明生成耗时243毫秒,完整周期约910毫秒,而验证仅需40毫秒。峰值内存消耗为2.1 GB,证明大小为358 KiB。目前,该原型支持三种地址类型:P2PKH、P2WPKH和P2SH-P2WPKH,但尚未实现Taproot支持。

从原型到现实的路径

需明确的是,这仅是一个早期且未经审计的实现,尚未在比特币主网上运行。其部署需要通过软分叉修改共识规则,或创建独立的验证系统。社区需解决棘手问题:何时停止接受易受攻击地址的普通签名,以及如何解决合法所有者与已提取资金的攻击者之间的冲突。

这一开发并非万能药,而是为那些未能及时迁移至后量子时代的人提供的保险机制。它补充而非取代更基础的提案,例如已纳入官方比特币改进提案库的BIP-360(P2MR)。值得注意的是,Coinbase量子咨询委员会在6月评估称,由于旧输出和地址重复使用,约700万枚BTC面临潜在威胁。

我的分析:Project Eleven展示了针对密码学中最棘手问题之一的技术成熟且务实的解决方案。然而,关键挑战并非技术层面,而是社会政治层面:比特币社区能否在量子威胁到来前,足够迅速地就此更新达成共识?在这场竞赛中,时间是最稀缺的资源。