以太坊正在加紧为这样的未来做准备:量子计算机可能破解目前保护区块链账户、验证者和扩展基础设施的密码学技术。

以太坊基金会已将后量子安全列为2026年的重点专项工作,并制定了多年期路线图,计划在量子机器强大到足以威胁网络之前替换易受攻击的密码学系统。基金会强调,用户资金目前没有迫在眉睫的危险,但完成全面过渡可能需要数年时间。

量子风险所在

以太坊的安全性目前依赖于若干可能最终被量子计算机攻破的密码学技术,其中包括用于用户账户的ECDSA签名、用于验证者共识的BLS签名、用于数据可用性的KZG承诺,以及零知识应用所使用的密码学系统。

最直接的隐忧涉及已经发送过交易的账户。这些账户的公钥会在链上暴露,未来足够强大的量子计算机可能据此推导出相应的私钥。相比之下,只接收过资金的地址在签名交易之前,其公钥仍以哈希形式保存——这也是长期使用、频繁操作的钱包被视为风险敞口更大类别的原因。

因此,以太坊的路线图旨在引入密码学敏捷性——即网络在不需对整个生态系统进行突兀全面改造的情况下采用新签名系统的能力。

构建抗量子的以太坊

基金会的后量子计划包括对基于哈希的签名、抗量子验证以及共识与签名聚合新方法的研究。开发者还在探索账户抽象,这可能使单个账户能够采用替代性签名方案。

这些工作与整个行业的更广泛转型相一致。美国国家标准与技术研究院(NIST)已于2024年8月敲定首批后量子密码学标准,其中包括一种无状态的基于哈希的签名方案;而加密行业的大部分领域所依赖的,正是以太坊正努力摆脱的同一族椭圆曲线密码学。一个已知的制约因素是,量子安全签名通常比当前的ECDSA具有更大的密钥和签名体积,这对区块空间和状态增长的影响需要开发者在设计时加以应对。

这一战略反映了一种更广泛的趋势:在量子计算演变为现实的安全危机之前未雨绸缪。以太坊公布的路线图目标是在2029年前后完成核心后量子基础设施建设,不过开发者强调,该时间表只是规划目标,而非确定无疑的最后期限。

近期研究加大了紧迫性。今年3月,Google Quantum AI估计,破解256位椭圆曲线密码学可能需要约1200个逻辑量子比特——远低于早前的估算。然而,当前机器距离所需的可靠、纠错计算水平仍有很大差距。

对以太坊用户而言,当前的信息依然简单明了:今天无需采取任何行动。随着量子安全签名逐步可用,钱包软件预计将支持未来的迁移。更大的挑战在于,如何协调数十亿美元资产、去中心化应用、验证者和基础设施之间的全面过渡。这一过程中值得关注的里程碑是具体而非推测性的:哪些候选签名方案将从研究阶段进入正式的以太坊改进提案(EIP)、钱包与账户抽象工具如何处理凭证迁移,以及纠错量子硬件多快能够达到研究人员目前所引用的门槛。