币圈界报道:

Blockstream推进比特币量子安全:SHRINCS方案正式进入议程

比特币基础设施领军企业Blockstream通过提交一项新的比特币改进提案(BIP),将自研的后量子签名机制SHRINCS纳入公开讨论范畴,标志着网络在抵御未来量子计算风险上迈出实质性步伐。尽管首席执行官Adam Back认为实用化量子攻击尚需数十年,但此举凸显了其前瞻性布局的立场。

专为比特币量身打造的抗量子签名架构

SHRINCS(State Hardened Randomized INcremental Chain Signature)被设计用于防范量子计算机破解现有加密体系可能引发的安全危机。该方案于今年3月在Liquid侧链完成初步部署测试,研究人员Jonas Nick与Mikhail Kudinov随后于5月正式提出其操作码规范。

Jonas Nick指出,这是首个面向比特币生态的完整后量子签名提案,虽非理想解,但在当前可选方案中展现出良好平衡性。他强调:“它并非最优,却是我们现阶段能获得的最佳折衷。”

后量子密码学专家Marin Ivezic评价称,SHRINCS是“目前最贴近比特币原生特性的后量子签名设计”。其优势在于兼容BIP-39种子恢复机制,并复用比特币核心哈希算法SHA-256,降低集成复杂度。

不过,Ivezic也提醒,该方案仍处于早期阶段,尚未经过系统性密码学验证,亦未经历如NIST标准那样广泛的公开评审流程。

性能权衡与网络影响评估

SHRINCS的签名体积约为548字节,公钥额外增加48字节,整体约为现行Schnorr或ECDSA签名的九倍。相较之下,NIST认证的主流后量子方案可达当前大小的123倍之多。较小的签名尺寸对维持比特币网络吞吐量和去中心化至关重要。

若采用NIST基于格的ML-DSA方案,交易处理能力可能骤降至每秒0.5笔;而SPHINCS+仅支持0.36 TPS。相比之下,研究估算,若全面启用SHRINCS,比特币仍可维持约3 TPS,接近当前水平。

各方案对比数据如下:Schnorr签名64字节,预计TPS 6.5;ML-DSA(NIST格基)签名约为当前方案的123倍,预计TPS 0.5;SPHINCS+(NIST哈希基)签名约为当前方案的123倍,预计TPS 0.36;SHRINCS签名范围548至4619字节,预计TPS 3。

该方案通过整合隔离见证(SegWit)机制,将签名信息分离存储,有效缓解区块空间压力。其采用有状态密钥管理策略,每次签名递增16字节,但允许设备丢失时通过无状态备用路径恢复,后者最大可达5777字节。

BOLTS Technologies创始人Yoon Auh指出,SHRINCS融合了有状态机制、紧凑签名路径、多重备份逻辑及密钥初始化规则等多重设计要素。Ivezic则强调:“比特币迈向量子安全的核心障碍并非技术本身,而是治理层面的协调难度。”

多元探索与长期演进路径

除SHRINCS外,Blockstream正同步测试基于格密码的签名变体,并研究零知识证明聚合签名的可行性。若结合ZK技术,理论上可使比特币吞吐量提升至每秒6.7笔交易。然而,此类变更涉及协议根本性调整,极可能触发广泛社区辩论。

当前发布的BIP仅为起点,完整的安全证明仍在进行中。最终采纳不仅依赖技术表现,更取决于比特币社区能否就升级路径达成一致。

公司后续工作包括持续优化协议参数、推动主流硬件钱包集成。3月推出的SHRIMPS工具已整合至同一公钥下的无状态路径体系,用于增强设备容灾与签名灵活性。

任何与量子安全相关的变更都将触及比特币网络底层设计,引发深层争议。研究人员警示,真正的挑战不在密码学实现,而在如何建立跨利益相关方的共识机制,确保升级过程稳健且透明。