Bitcoin ve Ethereum araştırmacıları, kuantum bilgisayar riskine karşı iki ayrı teklif sundu. Bitcoin için geliştirilen SHRINCS, ağ kapasitesini koruyan yeni bir imza sistemi öneriyor.
Ethereum tarafındaki taslak ise doğrulayıcıların kuantuma dayanıklı anahtarlarla para yatırabilmesini amaçlıyor. Ağ, ilerleyen aşamada mevcut BLS anahtarlarıyla yeni doğrulayıcı kabul etmeyi tamamen durdurabilir.
İki çalışma da henüz erken aşamada bulunuyor. Tekliflerin Bitcoin veya Ethereum protokollerinde kullanılması için teknik incelemeler ve topluluk desteği gerekiyor.
Bitcoin işlemleri için SHRINCS önerildi
Blockstream araştırmacıları Jonas Nick ve Mikhail Kudinov, SHRINCS teklifini 27 Ağustos’ta yayımladı. Sistem, Bitcoin işlemlerini kuantum saldırılarına karşı korumayı hedefliyor.
Bitcoin, sahipliği kanıtlamak için eliptik eğri kriptografisine dayanan dijital imzalar kullanıyor. Kullanıcılar bu sayede özel anahtarlarını açıklamadan Bitcoin harcayabiliyor.
Yeterince güçlü bir kuantum bilgisayar, Shor algoritmasıyla bu korumayı aşabilir. Saldırgan, blokzincirde görünen açık anahtardan özel anahtarı hesaplayabilir.
Bu yöntem, saldırganın sahte imza oluşturmasına ve Bitcoinleri başka bir adrese göndermesine imkân verebilir. Risk özellikle açık anahtarı daha önce zincirde görünen adresleri ilgilendiriyor.
Eski adres yapıları ve daha önce işlem yapan cüzdanlar bu grupta yer alıyor. Satoshi Nakamoto’ya ait olduğu düşünülen 1,1 milyon BTC de riskli varlıklar arasında gösteriliyor.
SHRINCS ağ kapasitesindeki kaybı sınırlıyor
Kuantuma dayanıklı imzaların en önemli sorunlarından biri yüksek veri boyutu oluşturuyor. ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsünün standartlaştırdığı bazı sistemler, mevcut Bitcoin imzalarından onlarca kat büyük olabiliyor.
Büyük imzalar, Bitcoin bloklarında işlemler için kalan alanı azaltıyor. Bu durum ağın saniyede işleyebileceği transfer sayısını düşürüyor.
Blockstream’in hesabına göre tamamen Schnorr imzaları kullanan Bitcoin, saniyede yaklaşık 6,5 işlem gerçekleştirebilir. NIST tarafından standartlaştırılan SLH-DSA kullanıldığında bu sayı 0,36’ya kadar düşebilir.
SHRINCS ise kapasiteyi saniyede yaklaşık üç işlem seviyesinde tutmayı hedefliyor. İmzalar 324 bayttan başlıyor ve her anahtar kullanımında yaklaşık 16 bayt büyüyor.
Teklifteki 580 baytlık yapı, saniyede üç işlem seviyesine ulaşabiliyor. Bitcoin’in mevcut Schnorr imzaları ise 64 bayt büyüklüğünde bulunuyor.
SHRINCS imzaları beş kata kadar büyüse de blokta aynı oranda yer kaplamıyor. SegWit güncellemesi, işlemlerin imza verilerini içeren bölümüne boyut indirimi uyguluyor.
Yeni sistem ayrıca Bitcoin madenciliğinde kullanılan SHA-256 fonksiyonuna dayanıyor. Böylece ağın daha önce kullanmadığı tamamen yeni bir matematiksel güvenlik varsayımı gerektirmiyor.
SHRINCS henüz kullanıma hazır değil
SHRINCS, her işlem imzası için yeni ve tek kullanımlık bir anahtar oluşturuyor. Cüzdanların daha önce kullandıkları anahtarları doğru biçimde takip etmesi gerekiyor.
Telefonlar, donanım cüzdanları ve yedekler arasındaki kayıtların uyumlu kalması kritik önem taşıyor. Eski bir cüzdan yedeğini geri yüklemek, anahtar takibini zorlaştırabilir.
Araştırmacılar henüz sistemin resmî güvenlik kanıtını tamamlamadı. Referans yazılım da kapsamlı bir güvenlik denetiminden geçmedi.
Blockstream, SHRINCS imzalı işlemleri mart ayında Liquid ağında test etti. Sistemin Bitcoin’e eklenmesi ise geriye dönük uyumlu bir soft fork gerektirecek.
Ethereum doğrulayıcı anahtarlarını değiştirmeye hazırlanıyor
Ethereum araştırmacıları, Bitcoin teklifinden bir gün önce yeni bir taslak yayımladı. Teklif, doğrulayıcıların ağa katılmasını sağlayan mevduat sözleşmesini yeniden yapılandırıyor.
Doğrulayıcılar, Ethereum ağını korumak için ETH kilitliyor ve işlemleri onaylıyor. Mevcut sözleşme yalnızca BLS adı verilen kriptografik anahtar biçimini kabul ediyor.
BLS, yüz binlerce imzayı tek bir imzada birleştirebiliyor. Bu özellik Ethereum’un konsensüs maliyetlerini kontrol altında tutuyor.
Bununla birlikte BLS de eliptik eğri matematiğine dayanıyor. Yeterince güçlü bir kuantum bilgisayar, doğrulayıcı imzalarını taklit edebilir.
Ethereum’un mevcut sözleşmesi BLS anahtarlarının boyutunu doğrudan kod içine yerleştiriyor. Bu nedenle ağ bugün farklı boyuttaki kuantuma dayanıklı anahtarları kabul edemiyor.
Taslak, farklı anahtar türlerinin mevduat sözleşmesine kaydolmasını sağlayacak. Her para yatırma işlemi, kullanılan kriptografik sistemi gösteren ayrı bir etiket taşıyacak.
BLS anahtarları sıfır numaralı etiketi kullanacak. Ethereum geliştiricileri daha sonra kuantuma dayanıklı sistemler için yeni etiketler ekleyebilecek.
Yeni BLS mevduatları kalıcı olarak durdurulabilir
Teklif kabul edilirse BLS anahtarları başlangıçta çalışmayı sürdürecek. Alternatif imza sistemleri de aynı sözleşme üzerinden kaydolabilecek.
Ethereum topluluğu daha sonraki bir güncellemeyle yeni BLS mevduatlarını kalıcı olarak kapatabilecek. Mevcut BLS doğrulayıcıları ağda kalırken yeni katılımcılar farklı anahtarlar kullanacak.
Ethereum’da yaklaşık 42,4 milyon ETH staking sisteminde bulunuyor. Güncel fiyatlarla bu varlıkların değeri yaklaşık 104 milyar dolara ulaşıyor.
Taslak, mevduat sözleşmesini esnek hale getirse de geçişi tek başına tamamlamıyor. Ağın yeni imzaları nasıl doğrulayacağını belirleyen ayrı bir güncelleme de gerekecek.
Hegotá yükseltmesi için değerlendirilen EIP-8141, kullanıcı hesapları tarafında benzer bir geçiş sunuyor. Teklif, hesapların adres değiştirmeden işlem imzalama sistemini yenilemesini amaçlıyor.
Ethereum Foundation, temel protokol değişikliklerini yaklaşık 2029’a kadar tamamlamayı hedefliyor. Bitcoin tarafında ise SHRINCS için kesin bir uygulama takvimi bulunmuyor.
