La Fondazione Ethereum pubblica la roadmap per la sicurezza quantistica con quattro hard fork pianificati.

Migliori Ethereum Fondazione ha pubblicato una struttura tabella di marcia Per proteggere la rete dalle minacce del calcolo quantistico, la fondazione ha delineato quattro hard fork pianificati e una serie di modifiche a livello di protocollo che interesseranno ogni livello dello stack di Ethereum. La fondazione prevede che la revisione del core sarà completata entro il 2029, sebbene la migrazione completa nell'intero ecosistema richiederà diversi anni in più.

Perché Ethereum si sta preparando ora alle minacce quantistiche?

Secondo la maggior parte degli sviluppatori, i computer quantistici in grado di violare i sistemi crittografici che proteggono le reti blockchain non saranno disponibili prima di otto-dodici anni. Nonostante questa tempistica, la Ethereum Foundation ha chiarito la necessità di iniziare a lavorare in tal senso ora.

La migrazione di un protocollo globale decentralizzato non è un processo rapido. Richiede anni di ricerca, ingegneria, verifica formale e coordinamento tra team a ogni livello di un sistema che gestisce miliardi di dollari di valore. La fondazione ha inquadrato questo problema come una sfida ingegneristica con scadenze precise, piuttosto che come una remota ipotesi.

La ricerca sulla crittografia post-quantistica presso la Ethereum Foundation è in realtà in corso da oltre otto anni e coinvolge team focalizzati su crittografia, architettura dei protocolli e coordinamento. La roadmap recentemente pubblicata segna il passaggio da quella fase di ricerca frammentaria ed esplorativa a un piano strutturato e accessibile al pubblico, con obiettivi specifici per i vari fork.

Il problema centrale dell'informatica quantistica e delle blockchain

La crittografia a chiave pubblica è alla base della proprietà digitale, dell'autenticazione e del consenso in tutte le principali reti blockchain, inclusa Ethereum. In parole semplici, è il sistema che dimostra che sei il proprietario del tuo portafoglio e autorizza le tue transazioni. Si prevede che i computer quantistici, una volta raggiunta una potenza sufficiente, saranno in grado di violare questo sistema risolvendo i problemi matematici che attualmente ne garantiscono la sicurezza.

Per Ethereum, tale minaccia si estende su tre livelli distinti del suo protocollo, ognuno dei quali richiede una propria strategia di migrazione.

Quali sono i quattro hard fork nella roadmap quantistica di Ethereum?

Il team di ricerca della Ethereum Foundation ha proposto quattro aggiornamenti specifici del protocollo, ognuno dei quali mirato a un diverso aspetto della resilienza quantistica. Un hard fork, per chi non ha familiarità con il termine, è una modifica permanente alle regole di una blockchain che richiede a tutti i partecipanti di aggiornare il proprio protocollo per rimanere compatibili con la rete.

I quattro aggiornamenti previsti sono:

• Fork I fornirà ai validatori di rete una chiave pubblica a prova di computer quantistico che potrà essere attivata rapidamente qualora un computer quantistico capace dovesse apparire prima del previsto.
• Fork J ridurrà i costi del gas associati alla verifica delle firme sicure post-quantistiche, rendendo i nuovi metodi crittografici più pratici da utilizzare su larga scala.
• La Fork L comprimerà la capacità della rete di rappresentare lo stato della blockchain nelle prove a conoscenza zero, migliorando l'efficienza secondo i nuovi standard crittografici.
• La Fork M estenderà le protezioni quantistiche alle reti di livello 2 di Ethereum, che elaborano la maggior parte delle attività degli utenti sull'ecosistema.

Gli sviluppatori stanno valutando l'inclusione delle prime due versioni, Fork I e Fork J, nel prossimo hard fork di Hegota, il cui rilascio è previsto per quest'anno.

In che modo la transizione influirà su ciascun livello del protocollo Ethereum?

La migrazione interesserà tutti e tre i livelli principali del protocollo, ognuno con il proprio approccio tecnico e la propria tempistica.

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A livello di esecuzione, l'attenzione si concentra sul consentire agli utenti di passare all'autenticazione a prova di computer quantistici tramite l'astrazione dell'account. L'astrazione dell'account è un meccanismo che permette ai wallet di operare secondo regole programmabili anziché presupposti crittografici fissi, il che significa che gli utenti possono passare a nuovi schemi di firma senza un aggiornamento forzato e simultaneo a livello di rete.

A livello di consenso, la sfida è più complessa. Attualmente Ethereum utilizza le firme BLS per l'autenticazione dei validatori. BLS è uno schema di firma apprezzato per la sua capacità di aggregare migliaia di firme individuali di validatori in un'unica prova compatta, aspetto fondamentale per una rete con centinaia di migliaia di validatori attivi. 

Le alternative post-quantistiche, in particolare le firme basate su hash che utilizzano uno schema chiamato leanXMSS, non possiedono le stesse proprietà di aggregazione native. Per compensare, i ricercatori di Ethereum stanno sviluppando un approccio di aggregazione basato su SNARK utilizzando una macchina virtuale a conoscenza zero minimale chiamata leanVM.

A livello di dati, la migrazione si estende alla messa in sicurezza della gestione degli oggetti BLOB da parte della rete, ovvero pacchetti di dati di grandi dimensioni utilizzati per supportare la disponibilità dei dati di livello 2. L'aggiornamento Dencun del 2024 ha introdotto la gestione dei BLOB per ridurre significativamente i costi di livello 2, e garantire che l'infrastruttura sia sicura anche dopo l'era quantistica è una parte necessaria della transizione più ampia.

La sfida della scalabilità nella crittografia post-quantistica

Un problema tecnico ricorrente degli schemi crittografici post-quantistici è che tendono a produrre firme significativamente più grandi e a richiedere maggiori risorse computazionali rispetto ai metodi che sostituiscono. Ciò crea una contraddizione diretta con l'impegno costante di Ethereum nel mantenere basse le commissioni e alta la velocità di elaborazione delle transazioni.

Lo sviluppo di tecniche di aggregazione basate su prove a conoscenza zero è lo strumento principale che i ricercatori di Ethereum stanno utilizzando per gestire questo compromesso. L'obiettivo è assorbire l'aumento del sovraccarico crittografico senza trasferire aumenti di costo proporzionali agli utenti o ai validatori.

Il principio generale che guida la transizione è quello che i ricercatori chiamano "agilità crittografica", ovvero la progettazione del protocollo in modo che i suoi elementi crittografici fondamentali possano essere sostituiti nel tempo senza richiedere una revisione completa e immediata dell'intera rete.

In che modo la roadmap quantistica si inserisce nel più ampio programma di aggiornamento di Ethereum?

La roadmap quantistica arriva durante un periodo di rinnovata attenzione alla direzione tecnica principale di Ethereum. All'inizio di quest'anno, il co-fondatore Vitalik Buterin contestato pubblicamente L'ipotesi che la crescita della rete di livello 2 equivalesse automaticamente a un ampliamento di Ethereum stesso, ha innescato una discussione più ampia su come dovrebbe essere effettivamente l'architettura a lungo termine della rete.

La spinta verso l'era post-quantistica è parte integrante di questa nuova strategia. Buterin ha definito il documento di pianificazione post-quantistica della fondazione "molto importante" e ha pubblicato separatamente proposte relative ad algoritmi di crittografia e metodi di verifica delle transazioni, mirati a contrastare la stessa minaccia. Mentre i precedenti cicli di aggiornamento davano priorità all'esperienza utente e alla riduzione delle commissioni, la fase attuale aggiunge la durabilità crittografica a lungo termine come vincolo di progettazione primario.

Risorse

1. Fondazione Ethereum su X: Post del 24 marzo

2. Sito web di Post Quantum Ethereum: Informazioni generali

3. Segnalato da CoinDeskEthereum si trova ad affrontare un momento cruciale in un delicato equilibrio, mentre aumentano le pressioni legate alla scalabilità, al calcolo quantistico e all'intelligenza artificiale.

4. Reportage di DL NewsRipensare al layer 2 di Ethereum? Vitalik Buterin propone una nuova roadmap in un contesto di crollo dei prezzi.