Introduzione alla Crittografia Post-Quantistica
L’aggiornamento delle blockchain alla crittografia post-quantistica provoca tipicamente gravi congestioni di rete, elevate commissioni di gas e sovraccarico dello stato a causa delle dimensioni massicce delle firme e delle prove a conoscenza zero.
Soluzione: Validazione Client-Side Compatta e Protetta (CSV)
La validazione client-side compatta e protetta (CSV) risolve questo problema rimuovendo le firme dalla blockchain e spostando l’archiviazione dei dati e la verifica sui dispositivi degli utenti finali. Negli ultimi anni, la comunità crittografica ha avvertito di una collisione imminente tra il calcolo quantistico e la tecnologia blockchain.
La matematica dietro questa minaccia è semplice: gli algoritmi a chiave pubblica come Ecdsa, che proteggono tutto, dalle transazioni bitcoin ai contratti intelligenti, non garantiranno più una sicurezza adeguata una volta che l’hardware quantistico sarà maturo.
Il Problema delle Firme Gonfiate
Tuttavia, la soluzione proposta è spesso sembrata quasi pericolosa quanto il problema stesso. Gli schemi crittografici post-quantistici producono regolarmente firme gonfiate e prove a conoscenza zero (ZK) massicce, un’esplosione di dati che minaccia di intasare le reti peer-to-peer, sopraffare i miner e aumentare le commissioni di transazione.
Il Paradigma Architettonico della CSV
Un nuovo paradigma architettonico promette di rompere questo compromesso a somma zero tra sicurezza quantistica e scalabilità della rete. Pionierato dal ricercatore di crittografia Dragos Ilie insieme a un team dell’Imperial College di Londra, la CSV dimostra che la transizione alla crittografia post-quantistica non richiede di accettare commissioni di gas esorbitanti o prestazioni di rete lente.
Al centro del problema di scalabilità quantistica si trova una scelta di design tradizionale: memorizzare pesanti firme digitali su un registro pubblico affinché ogni nodo completo possa controllarle. La CSV compatta e protetta abbandona completamente le firme on-chain, sostituendole con una nuova costruzione crittografica chiamata degriefer.
Funzionamento del Degriefer
In pratica, una transazione a input singolo registrata sulla blockchain consiste in tre hash concisi di 32 byte per un totale di soli 96 byte: un nullifier per prevenire la doppia spesa, un impegno di transazione e il degriefer stesso.
“Il degriefer è semplicemente un hash sul nullifier della moneta, sulla chiave segreta del proprietario e sulla transazione che spende la moneta,” ha spiegato Ilie.
Aggiungendo questo piccolo hash on-chain, il mittente può ora costruire una prova a conoscenza zero off-chain contro di esso. Poiché la costruzione della prova ZK richiede la chiave segreta del proprietario come input privato, i relatori e i frontrunner malevoli sono matematicamente bloccati.
Gestione delle Transazioni e Sicurezza
“Un attaccante può anticipare una transazione, ma non può costruire una prova ZK valida, quindi sicuramente non può beneficiarne,” ha osservato Ilie. Inoltre, se un attaccante trasmette una transazione conflittuale per bloccare la spesa, il legittimo proprietario può facilmente smascherare il tentativo.
“L’utente può dimostrare a conoscenza zero che la transazione di frontrunning è un tentativo di griefing non valido mostrando che la sua reale chiave segreta hashata con il nullifier e la transazione dell’attaccante non produce il degriefer pubblicato dall’attaccante,” ha sottolineato Ilie.
Vantaggi della CSV
Pertanto, piuttosto che costringere ogni nodo in tutto il mondo a scaricare, eseguire e archiviare ogni pezzo di cronologia delle transazioni per sempre, la CSV compatta e protetta sposta la responsabilità di memorizzare e verificare i dati di prova agli utenti specifici coinvolti in una transazione.
Dal punto di vista dell’utente finale, gestire un wallet su CSV compatta e protetta sembra simile all’uso di un client SPV Bitcoin leggero.
“Ha solo bisogno di una connessione a almeno un nodo onesto,” ha detto Ilie.
Per confermare un pagamento in arrivo, il wallet controlla i parametri pubblici della prova rispetto ai dati on-chain e valida la prova ZK localmente. “Ad esempio, per una prova ZK STARK, anche su un telefono, [la verifica] richiede meno di 100 millisecondi,” ha aggiunto.
Conclusioni e Futuro della CSV
Generare una prova di pagamento in uscita richiede un po’ più di calcolo, ma Ilie si aspetta che questo si velocizzi man mano che i circuiti di prova maturano. Fondamentalmente, poiché l’architettura si basa su prove ricorsive di dimensione costante, la profondità storica delle transazioni non penalizza mai l’utente finale.
Affrontando le preoccupazioni riguardo alla memorizzazione delle prove post-quantistiche off-chain, Ilie ha osservato:
“Le prove sono infatti più grandi delle firme e più lente da generare e verificare, ma questo è solo un onere quando l’intera rete deve memorizzarle e convalidarle. Poiché questo è un protocollo di validazione client-side, ogni utente memorizza, verifica e prova solo le monete di cui si preoccupa personalmente, il che è molto gestibile.”
Per mettere in prospettiva l’impronta di archiviazione, Ilie ha detto che
“una foto sul tuo telefono è 20–40 volte più grande di una prova,”
aggiungendo che inviare pagamenti richiede “meno larghezza di banda e archiviazione rispetto all’invio di un’immagine.”
Man mano che le cronologie delle transazioni crescono, i tradizionali dispositivi edge spesso soffrono di sovraccarico dello stato. Sotto la CSV compatta e protetta, tuttavia, i client leggeri non memorizzano alcuna cronologia delle transazioni oltre alle prove di dimensione costante per le proprie monete non spese.
“Per qualsiasi altra cosa, come controllare se un nullifier ha una spesa conflittuale, interroga semplicemente nodi completi o archivistici,” ha sottolineato Ilie, aggiungendo che “la crescita della storia non influisce affatto sulla dimensione delle prove o sul tempo di verifica.”
Contrariamente alla convinzione prevalente che la resistenza quantistica porti a un’elevata congestione della rete e commissioni costose, Ilie ha sostenuto che la CSV compatta e protetta è significativamente più efficiente delle reti non quantistiche di oggi:
“Sorprendentemente, il nostro schema è molto più leggero e veloce rispetto anche alle catene tradizionali, piuttosto che più pesante. Avremmo commissioni di transazione molto più basse e molta meno congestione della rete, non solo mentre siamo completamente post-quantistici, ma anche rispetto allo stato attuale.”
Infine, Jim Cramer afferma di pianificare di vendere tutti i suoi bitcoin perché crede che il calcolo quantistico possa compromettere la criptovaluta.
