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TLDR
美国区块链安全公司AmericanFortress的研究人员提出了一种名为ZKPoSP的后量子签名系统，用于保护加密钱包。该系统用零知识证明替代了椭圆曲线签名，现有钱包地址保持不变，用户无需迁移资金。原型测试显示，生成证明约需12至13秒。该方案是继Project Eleven和比特币安全联盟等后量子安全研究后的又一重要进展。
新系统如何运作
位于怀俄明州的区块链安全公司AmericanFortress的研究人员提出了一种新方案，旨在保护比特币及其他加密钱包免受未来量子计算机的攻击。该系统名为ZKPoSP，即“种子来源的零知识证明”（Zero-Knowledge Proof of Seed Provenance）。其目标是在不强制用户将资金迁移至新地址的前提下保障钱包安全，这正是以往后量子安全方案中的一大难点。
相关研究发表于题为《ZKPoSP：面向分层确定性钱包的后量子零知识证明》的论文中，重点针对采用BIP32、BIP44及SLIP-10等通用密钥派生标准的钱包。
ZKPoSP并未采用当前验证钱包所有权的标准方法——椭圆曲线签名，而是使用零知识证明。这类证明允许用户在不透露种子短语本身的情况下，证明自己拥有钱包的控制权。论文作者指出，由于种子信息被隐藏，即使私钥泄露，钱包所有者仍可证明其所有权。此外，论文还引入了QBIP32，一种支持多种椭圆曲线的密钥派生方法。
研究团队利用RISC Zero零知识虚拟机，在Rust语言中构建了该系统的可行版本。初步基准测试显示，生成证明约需12至13秒，验证过程则仅需约9至10毫秒。论文还描述了一种更快的模式，专为“Q-Day”（即量子计算机足以破解当前加密体系的时刻）之后运行而设计。
量子计算机为何构成威胁
研究人员指出，谷歌Willow处理器等量子硬件的最新进展，正使这一风险的时间线不断缩短。一台足够强大的量子计算机可利用Shor算法，从公钥推算出私钥。这对比特币而言至关重要，因为花费比特币时，公钥会暴露在区块链上。一旦公钥暴露，理论上量子计算机便可利用该密钥伪造签名并转移资金。
区块链分析公司Glassnode在今年5月估计，已有约604万枚比特币（接近总供应量的30%）的公钥处于暴露状态。
这一新方案并非解决该问题的首次尝试。本月早些时候，Project Eleven提出了类似方法，允许用户在Q-Day之后通过种子短语而非签名来证明钱包所有权。3月，BTQ Technologies在比特币量子测试网上测试了BIP-360，该测试网旨在试验抗量子交易格式。美国商务部也承诺向量子计算公司和制造项目投入超过20亿美元。
上周，数家大型企业联合成立了比特币安全联盟，成员包括贝莱德、Coinbase、Strategy、富达数字资产及Galaxy。该联盟计划在未来三年内投入1500万美元用于比特币安全研究，量子防御是其重点方向之一。
目前，ZKPoSP仍处于研究提案阶段，尚未被任何区块链网络采纳。若要在实际应用中落地，还需获得钱包供应商、交易所、开发者及矿工的支持。
