XRPL chuyển sang sử dụng chữ ký an toàn lượng tử; bằng chứng 2.420 byte thay thế đường cong elip

XRP Ledger (XRPL) đang khép lại năm với những bước phát triển công nghệ quan trọng sau một năm chứng kiến ​​sự chấp nhận rộng rãi và những cột mốc đáng kể .

Vào ngày 24 tháng 12, Denis Angell, kỹ sư phần mềm hàng đầu tại XRPL Labs, đã thông báo về việc tích hợp mật mã “hậu lượng tử” và hợp đồng thông minh gốc vào AlphaNet, mạng lưới nhà phát triển công cộng của dự án.

Sự tất yếu của ‘Ngày Q’

Hầu hết các mạng blockchain, bao gồm Bitcoin và Ethereum , bảo mật tiền của người dùng bằng cách sử dụng mật mã đường cong Elliptic (ECC).

Phương pháp toán học này hoạt động được vì các máy tính hiện nay thấy việc đảo ngược phép tính và suy ra khóa riêng từ khóa công khai là vô cùng khó khăn. Tuy nhiên, mô hình bảo mật này dựa trên những hạn chế của vật lý cổ điển.

Máy tính lượng tử hoạt động khác biệt. Chúng sử dụng qubit để thực hiện các phép tính ở nhiều trạng thái cùng một lúc. Các chuyên gia dự đoán rằng một máy tính lượng tử đủ mạnh chạy thuật toán Shor cuối cùng sẽ giải quyết được các vấn đề ECC chỉ trong vài giây. Các cơ quan an ninh gọi thời điểm này là “Ngày Q”.

Bản cập nhật AlphaNet nhắm trực tiếp vào lỗ hổng này. Angell xác nhận rằng mạng hiện đang chạy trên CRYSTALS-Dilithium.

Đáng chú ý, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) gần đây đã chuẩn hóa thuật toán này, hiện được gọi là ML-DSA, như là lá chắn chính chống lại các cuộc tấn công lượng tử.

Bằng cách tích hợp Dilithium vào cấu trúc mạng thử nghiệm, XRPL Labs đã “tiêm phòng” cho sổ cái chống lại những đột phá phần cứng trong tương lai.

Phân tích quá trình nâng cấp

Theo Angell, sự tích hợp này tác động đến mọi bộ phận quan trọng trong cấu trúc của XRPL. Ông mô tả một cuộc đại tu toàn diện, giới thiệu các Tài khoản Lượng tử, Giao dịch Lượng tử và Đồng thuận Lượng tử.

Tài khoản lượng tử thay đổi cách người dùng xác định danh tính. Trên mạng lưới truyền thống, mối quan hệ giữa khóa riêng tư và khóa công khai dựa trên các đường cong elip.

Trên AlphaNet được nâng cấp, mối quan hệ này dựa trên toán học mạng lưới. Người dùng tạo ra một cặp khóa Dilithium. Cấu trúc này tạo ra một mê cung toán học gây khó khăn cho cả các thuật toán giải cổ điển và lượng tử.

Vì vậy, ngay cả khi kẻ tấn công sở hữu phần cứng lượng tử hoạt động được, chúng cũng không thể tìm ra đường dẫn ngược trở lại khóa riêng.

Trong khi đó, Quantum Transactions đảm bảo an toàn cho việc chuyển tiền. Mỗi khi người dùng gửi XRP hoặc một token khác, họ sẽ ký tên bằng chữ ký số. Chữ ký này đóng vai trò như con dấu xác thực cho thông điệp.

Giao thức mới quy định rằng các chữ ký này phải sử dụng Dilithium. Điều này đảm bảo rằng không máy nào có thể làm giả sự chấp thuận của người dùng.

Cơ chế đồng thuận lượng tử bảo vệ tính chính xác của mạng lưới. Các trình xác thực, tức là các máy chủ đồng ý về thứ tự giao dịch, cũng phải sử dụng ngôn ngữ mới này.

Nếu các trình xác thực tiếp tục sử dụng mật mã yếu, kẻ tấn công lượng tử có thể mạo danh họ, chiếm đoạt phiếu bầu và viết lại lịch sử gần đây của sổ cái.

Về cơ bản, bản cập nhật này buộc toàn bộ tập hợp các trình xác thực phải giao tiếp thông qua các kênh bảo mật lượng tử.

Sự đánh đổi trong kỹ thuật

Tuy nhiên, sự chuyển đổi sang điện trở lượng tử này lại kéo theo những chi phí vận hành riêng biệt.

Chữ ký Dilithium yêu cầu dung lượng lưu trữ lớn hơn đáng kể so với chữ ký ECDSA tiêu chuẩn. Một chữ ký ECDSA chiếm 64 byte; trong khi đó, chữ ký Dilithium cần khoảng 2.420 byte.

Sự gia tăng này ảnh hưởng đến hiệu suất mạng. Các trình xác thực phải truyền tải các khối dữ liệu lớn hơn, điều này tiêu tốn nhiều băng thông hơn và làm tăng độ trễ. Lịch sử sổ cái tăng lên nhanh chóng, làm tăng chi phí lưu trữ cho các nhà điều hành nút.

Dự án thí điểm AlphaNet được thiết kế để thu thập dữ liệu về những sự đánh đổi này. Do đó, các kỹ sư mạng sẽ xác định xem blockchain có thể duy trì thông lượng giao dịch của mình dưới tải trọng dữ liệu gia tăng hay không.

Nếu sổ cái trở nên phình to, nó sẽ làm tăng rào cản gia nhập đối với các trình xác thực độc lập, có khả năng dẫn đến sự tập trung hóa cấu trúc mạng.

Thu hẹp khoảng cách khả năng lập trình

Ngoài vấn đề bảo mật, bản cập nhật mới này cũng giải quyết một điểm yếu cạnh tranh nghiêm trọng trong mạng lưới blockchain.

Hợp đồng thông minh lấp đầy khoảng trống về khả năng lập trình, điều đã kìm hãm XRPL trong nhiều năm. Mạng lưới này xử lý thanh toán hiệu quả nhưng không thể hỗ trợ các ứng dụng thu hút nhà phát triển và thanh khoản hướng tới Ethereum và Solana .

Các hệ sinh thái này phát triển mạnh mẽ vì chúng cho phép thị trường, các giao thức cho vay và giao dịch tự động hoạt động trực tiếp trên chuỗi khối. Kết quả là, chúng đã trở thành hai nền tảng thống trị nhất cho hoạt động DeFi trong ngành, với giá trị bị khóa lên tới hơn 100 tỷ đô la.

Tuy nhiên, XRPL thiếu khả năng đó, do đó hoạt động vẫn chỉ giới hạn ở việc chuyển tiền.

Hợp đồng thông minh gốc trên AlphaNet thay đổi cục diện đó. Nó giới thiệu các công cụ hợp đồng thông minh cho phép các nhà phát triển xây dựng trực tiếp trên chuỗi cơ sở mà không cần chuỗi phụ hoặc khung phần mềm bên ngoài.

Các hợp đồng này tận dụng các tính năng hiện có của XRPL, chẳng hạn như các nhà tạo lập thị trường tự động, sàn giao dịch phi tập trung và hệ thống ký quỹ, tạo điều kiện cho các nhà phát triển tạo ra các dịch vụ DeFi vượt xa các khoản thanh toán đơn giản.

Điều đó mở ra những chân trời mới cho XRPL và giảm bớt rào cản cho các nhóm đã quen thuộc với các ngôn ngữ hợp đồng thông minh hiện có. Đồng thời, nó cung cấp cho mạng lưới một cách để cạnh tranh về khối lượng giao dịch trên chuỗi mà không chỉ dựa vào dòng thanh toán.