Nervos CKB đạt được khả năng chống lượng tử như thế nào trong thời đại điện toán lượng tử

Giới thiệu về CKB và kháng lượng tử – Cách Nervos Network chuẩn bị cho tương lai lượng tử

Sự phát triển nhanh chóng của điện toán lượng tử đang bắt đầu đặt ra một mối đe dọa thực sự và cấp bách đối với các hệ thống mật mã hiện tại.

Không giống như các máy tính cổ điển, hoạt động trên các bit nhị phân và đòi hỏi lượng thời gian khổng lồ để giải các câu đố mật mã, máy tính lượng tử sử dụng các qubit tồn tại trong sự chồng chất.

Điều này cho phép họ thực hiện nhiều tính toán đồng thời và có khả năng phá vỡ các thuật toán mật mã được sử dụng rộng rãi, bao gồm cả những thuật toán bảo mật mạng blockchain ngày nay, trong một phần nhỏ thời gian.

Các giao thức như ECDSA và RSA - làm nền tảng cho bảo mật của Bitcoin và nhiều mạng khác - đặc biệt dễ bị tổn thương.

Khi khả năng lượng tử phát triển, các nhà mật mã học và nhà phát triển blockchain đang chạy đua để triển khai các biện pháp phòng thủ sẽ bảo mật mạng trong thế giới hậu lượng tử.

Dẫn đầu tính năng này là Mạng Nervos, có lớp nền tảng, CKB (Common Knowledge Base), được thiết kế không chỉ với tính linh hoạt mà còn có hỗ trợ tích hợp cho mật mã chống lượng tử.

Rủi ro lượng tử đối với blockchain

Mối đe dọa của điện toán lượng tử nằm ở khả năng làm suy yếu các vấn đề toán học mà mật mã cổ điển phụ thuộc vào.

Hai thuật toán lượng tử chính làm nổi bật rủi ro này - thuật toán của Shor và thuật toán của Grover.

Thuật toán của Shor có thể thừa số các số nguyên lớn một cách hiệu quả và giải các logarit rời rạc - xương sống toán học của RSA và ECDSA.

Nếu một máy tính lượng tử đủ mạnh có sẵn, nó có thể trích xuất các khóa riêng tư từ các khóa công khai, phá vỡ cốt lõi của mật mã khóa công khai.

Điều này có nghĩa là các khoản tiền được lưu trữ trên các mạng dựa trên UTXO truyền thống như Bitcoin - nơi các khóa công khai được tiết lộ sau khi đầu ra được chi tiêu - có thể bị lộ.

Thuật toán của Grover, mặc dù không tàn khốc, nhưng làm suy yếu hiệu quả của các thuật toán dựa trên hàm băm như SHA-256 bằng cách cắt giảm một nửa bảo mật hiệu quả của chúng.

Điều này đặt ra những thách thức đối với cơ chế PoW (bằng chứng công việc) và cấu trúc cây Merkle - cả hai đều là nền tảng cho nhiều nền tảng blockchain.

Với việc các công ty công nghệ lớn như Google, Microsoft và NVIDIA đạt được những tiến bộ nhanh chóng trong điện toán lượng tử - bộ xử lý 'Willow' của Google được cho là đạt hơn 100 qubit - cửa sổ thời gian để chuẩn bị đang đóng lại nhanh chóng.

Mật mã hậu lượng tử – Nền tảng của phòng thủ

Để đi trước các mối đe dọa lượng tử, các nhà nghiên cứu đã phát triển các thuật toán PQC (mật mã hậu lượng tử) được thiết kế để chống lại các cuộc tấn công từ cả máy tính cổ điển và lượng tử.

Một số họ thuật toán PQC hiện đang được NIST xem xét và tiêu chuẩn hóa.

Mật mã dựa trên mạng lưới - đặc biệt là các sơ đồ CRYSTALS-Kyber (ML-KEM) và CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA) - đã nổi lên như một ứng cử viên hàng đầu do tính bảo mật và hiệu quả mạnh mẽ của nó.

Hai thuật toán này đã được chính thức phê duyệt là FIPS 203 và 204 vào tháng 8 năm 2024.

thuật toán dựa trên hàm băm như XMSS và SPHINCS+ cung cấp các đảm bảo lý thuyết mạnh mẽ nhưng đi kèm với kích thước chữ ký lớn hơn.

SPHINCS+ đặc biệt đã đạt được sức hút do tính chất không quốc tịch và sự chứng thực của NIST.

Việc áp dụng đã được tiến hành trong các ngành công nghiệp.

dụ, Cloudflare đã cam kết triển khai PQC trên cơ sở hạ tầng toàn cầu của mình vào giữa năm 2025.

Vào tháng 3 năm 2025, NIST cũng đã thêm HQC như một cơ chế đóng gói khóa tiêu chuẩn hóa (KEM) khác, mở rộng hơn nữa bộ công cụ cho các hệ thống chống lượng tử.

sẵn sàng lượng tử tích hợp sẵn của Nervos CKB

Không giống như nhiều blockchain cũ được kết hợp chặt chẽ với các nguyên thủy mật mã cố định, Nervos CKB được thiết kế với sự nhanh nhẹn của mật mã là cốt lõi.

Thay vì chỉ dựa vào hard fork để áp dụng các phương pháp mật mã mới, CKB sử dụng một hệ thống kịch bản linh hoạt được xây dựng trên mô hình 'cell' của mình.

Trong CKB, tất cả các tài sản bao gồm token, hợp đồng thông minh và logic người dùng được lưu trữ dưới dạng ô, có thể lập trình và mô-đun.

Các ô này không được mã hóa cứng với một tiêu chuẩn mật mã duy nhất.

Thay vào đó, chúng có thể được cập nhật hoặc mở rộng với các sơ đồ mật mã mới bằng cách viết các tập lệnh khóa tùy chỉnh mà không cần thay đổi giao thức cơ sở.

Thiết kế này đã mang lại kết quả - Nervos hiện đang hỗ trợ SPHINCS+, một thuật toán chữ ký dựa trên hàm băm không trạng thái, được NIST phê duyệt được coi là an toàn cao chống lại các cuộc tấn công lượng tử.

Các nhà phát triển có thể sử dụng tập lệnh khóa SPHINCS+ có sẵn trên nền tảng CKB để tạo ví và hợp đồng có khả năng chống lượng tử ngày nay.

Tính năng này đưa Nervos đi trước đường cong. Trong khi hầu hết các blockchain vẫn đang thảo luận về sự sẵn sàng của PQC, Nervos đã triển khai nó.

Để đạt được hiệu quả này, ví mã nguồn mở và tự lưu ký sử dụng thuật toán SPHINCS+ đã có sẵn trên Nervos (Ví lượng tử), cho phép người dùng tùy chọn bảo vệ tài sản của họ bằng PQC.

Môi trường hợp đồng thông minh của Nervos - CKB-VM - dựa trên bộ lệnh RISC-V, cho phép tính toán cấp thấp, bất khả tri về mật mã.

Các nhà phát triển không bị ràng buộc vào một ngôn ngữ hoặc thuật toán duy nhất.

Tính linh hoạt này có nghĩa là khi các tiêu chuẩn PQC mới xuất hiện, chúng có thể được triển khai trực tiếp trong các hợp đồng thông minh hoặc tập lệnh khóa mà không cần đợi phân nhánh giao thức cứng hoặc thiết kế lại máy ảo.

Phương pháp tiếp cận kết hợp và đường dẫn chuyển tiếp thực tế

Nervos cũng cho phép các sơ đồ mật mã lai, kết hợp cả thuật toán cổ điển và thuật toán chống lượng tử.

Ví dụ: các nhà phát triển có thể xây dựng ví chữ ký kép yêu cầu cả chữ ký ECDSA và SPHINCS+.

Cách tiếp cận nhiều lớp này cung cấp khả năng tương thích ngược với cơ sở hạ tầng hiện tại đồng thời bổ sung thêm điện trở lượng tử.

Các hệ thống lai này cung cấp một lộ trình chuyển đổi suôn sẻ - đặc biệt có giá trị trong những năm tới khi hệ sinh thái PQC trưởng thành.

Mặc dù thay thế hoàn toàn mật mã cũ là mục tiêu cuối cùng, nhưng các sơ đồ kết hợp cho phép các mạng duy trì hoạt động và an toàn trong thời gian tạm thời.

Những thách thức và cân nhắc Kháng

lượng tử đi kèm với sự đánh đổi.

thuật toán hậu lượng tử - đặc biệt là các thuật toán dựa trên băm như SPHINCS+ - thường dẫn đến kích thước chữ ký lớn hơn, đôi khi gấp 10 lần hoặc hơn, so với ECDSA.

Điều này ảnh hưởng đến dung lượng lưu trữ, băng thông và kích thước giao dịch, là những thước đo quan trọng đối với hiệu suất blockchain.

Chi phí tính toán cũng khác nhau. Một số thuật toán sử dụng nhiều CPU, có thể làm tăng thời gian xác thực giao dịch.

Cách tiếp cận mô-đun của Nervos CKB có nghĩa là các nhà phát triển có thể kiểm tra và tối ưu hóa các sự đánh đổi này trong các ứng dụng cụ thể, thay vì bị buộc phải nâng cấp một kích thước phù hợp với tất cả.

Hỗ trợ hiện tại của CKB cho SPHINCS+ cho phép các nhà phát triển và nhà nghiên cứu đánh giá những thách thức này trong sản xuất ngày nay thay vì chỉ dựa vào lý thuyết.

Kết luận Điện

toán lượng tử không còn là một mối quan tâm lý thuyết xa vời.

Với phần cứng lượng tử phát triển nhanh chóng, nền tảng mật mã của mạng blockchain ngày nay đang gặp rủi ro nghiêm trọng.

Các blockchain chỉ dựa vào các thuật toán cổ điển, như ECDSA hoặc RSA, phải đối mặt với sự thỏa hiệp cuối cùng và có khả năng xảy ra thảm họa.

Mạng Nervos, thông qua lớp CKB, trình bày một ví dụ mạnh mẽ về thiết kế blockchain tương thích chuyển tiếp.

Với mô hình 'tế bào', máy ảo dựa trên RISC-V và hỗ trợ các tập lệnh khóa hậu lượng tử tùy chỉnh như SPHINCS+, Nervos đã đặt nền móng cho khả năng chống lượng tử.

Không giống như nhiều mạng sẽ yêu cầu đại tu lớn hoặc hard fork để tồn tại trong quá trình chuyển đổi lượng tử, Nervos được xây dựng để thích ứng.

Cho dù thông qua các sơ đồ kết hợp hay di chuyển PQC đầy đủ, nó cung cấp cho các nhà phát triển các công cụ để dẫn đầu ngay bây giờ - và trong tương lai hậu lượng tử.

Để tìm hiểu sâu hơn về Nervos CKB và điện trở lượng tử, hãy tham khảo các tài nguyên này.

• Tính toán lượng tử – Thách thức mới đối với bảo mật của CKB – của Zishuang Han, Cryptape
• Quantum Resistance in Blockchains – Chuẩn bị cho một thế giới điện toán hậu lượng tử – bởi Nervos.org

Connect với cộng đồng Nervos trên Discord và Telegram.

The post Làm thế nào Nervos CKB đạt được khả năng chống lượng tử trong thời đại điện toán lượng tử xuất hiện đầu tiên trên The Daily Hodl.