Coinbase在10月13日发布的技术论文中呼吁比特币开发者尽早为未来量子计算威胁做准备,并警告称,升级比特币安全体系可能需要数年时间,且需要广泛协调。
Coinbase表示,其托管约占比特币现有总供应量5%的BTC。该公司公布建议,概述比特币如何在保护现有钱包和机构持仓的同时,逐步采用抗量子数字签名。
升级或需数年协调
Coinbase称,比特币向抗量子安全迁移不只是增加一种新的数字签名算法。开发者还需考虑交易费用、网络容量、钱包兼容性,以及比特币节点独立验证交易的能力。共识变更和钱包迁移通常需要多年规划和协调,公司警告开发者应在研究人员展示出足以破解比特币现有加密签名的量子计算机之前开始准备。
比特币目前依赖椭圆曲线密码学,包括ECDSA和Schnorr签名,用于授权交易。理论上,足够强大的量子计算机可以从暴露的公开密钥推导私钥,从而允许攻击者未经授权花费资金。Coinbase没有声称这种机器已经存在,也没有声称比特币密码学已被破解,而是将威胁描述为未来可能性。
Coinbase表示,其已开始为自身托管系统准备后量子安全,相关工作包括与比特币研究人员讨论、为开源项目贡献工程力量,以及参与Bitcoin Security Consortium。此前Coinbase关于比特币量子风险的研究呼吁在实际量子攻击者出现前制定迁移计划。其独立顾问委员会支持开发保护技术,同时将不可访问或废弃资金的处理决定留给比特币治理流程。
BIP-360与P2TRv2被提议为灵活设计
在技术路径中,Coinbase认为BIP-360和P2TRv2是引入未来抗量子签名系统的灵活设计。BIP-360引入Pay-to-Merkle-Root,即P2MR,一种基于比特币现有Taproot架构提出的交易输出类型。该设计移除Taproot的密钥路径花费选项,该选项会暴露公开密钥,而公开密钥可能易受足够强大量子计算机攻击。
BIP-360规范将P2MR描述为一种拟议软分叉变更,旨在防范涉及公开密钥的长暴露攻击。它并未独立引入后量子签名算法,也不能阻止所有可能的量子攻击,且仍处于草案状态。
Coinbase表示,灵活的输出设计可让开发者在引入或替换密码算法时,无需每次重新设计比特币交易结构。公司建议,在相关标准可用后,评估ML-DSA、SLH-DSA和FN-DSA等后量子签名算法,并将拟议紧凑哈希签名设计SHRINCS列为需要进一步评估的候选方案。Coinbase称,开发者在选择方案前应评估签名大小、处理速度、交易费用和硬件兼容性。更大的签名可能增加区块空间需求,并在大规模迁移期间抬高交易成本。
混合钱包可支持新旧签名
在迁移方面,Coinbase建议评估一种分阶段系统,让比特币用户能在旧签名被停用前采用更强保护。一种可能方法是采用拥有两种替代花费方式的混合钱包。用户可通过现有ECDSA或Schnorr签名授权交易,同时由单独的后量子密钥提供另一条花费路径。Coinbase将其描述为潜在的1-of-2结构。
该公司还提议评估面向早期采用者的仅后量子输出,以及减少交易期间公开密钥暴露的机制。未来是否限制向旧地址类型付款,需要另行考虑。
机构托管带来额外要求。Coinbase表示,新签名系统应保持与多方计算(MPC)兼容。公司对有状态签名算法表示担忧,这类算法要求系统在多次签名操作中跟踪信息。重复使用签名状态可能造成安全弱点,包括潜在签名伪造。大型托管机构在多个服务器和地点运行签名基础设施,若记录丢失、重复或错误恢复,协调有状态签名可能带来运营困难。Coinbase建议,如果比特币最终支持有状态后量子算法,应保留无状态签名选项。
丢失与休眠比特币需单独讨论
另一个未解决问题涉及存放在旧钱包中、可能永远不会迁移至抗量子地址的比特币。Coinbase指出,需要关注几类情况,包括公开密钥已暴露的钱包、休眠持仓、丢失私钥,以及与该加密货币最早年份相关的比特币。一些币可能仍由合法所有者控制,另一些则可能永久无法访问。
该论文讨论了涉及钱包种子信息、密码学证明和交易承诺的可能恢复方法。Coinbase警告,任何恢复机制都必须能抵御仅掌握暴露公开密钥的攻击者。BIP-361题为“后量子迁移与旧签名日落”,提议在后量子输出系统可用后逐步限制旧签名。其草案描述了分阶段迁移以及随后对旧交易更严格的规则,但仍为提案,尚未激活。
Coinbase建议,将此类决定与后量子签名的技术开发分开讨论。公司表示,关于不可访问资金的分歧不应阻碍针对活跃钱包保护的工作。
论文还指出,需要进一步测试交易验证、硬件钱包、费用成本、区块传播,以及移动潜在脆弱比特币持仓所需时间。Coinbase呼吁建立可重复的评估流程,在现实网络条件下比较替代签名系统。
10月13日的文件没有为比特币用户设定迁移截止日期,没有背书特定最终签名算法,也没有宣布拟议激活日期。Coinbase表示,下一步工作将继续通过与研究人员、开发者和开源贡献者的讨论推进。
