Блокчейны переходят на постквантовую криптографию

Разработчики блокчейн‑сетей начали замену криптографических схем в ответ на развитие квантовых вычислений. В августе 2024 года NIST утвердил основные стандарты постквантовой криптографии, которые теперь применяют в протоколах и библиотечных реализациях.

Опасность связана с алгоритмом Шора: на достаточно мощном квантовом компьютере он сможет решать задачи, лежащие в основе асимметричной криптографии. Подписи на эллиптических кривых (ECDSA, EdDSA) считаются уязвимыми. Симметрические алгоритмы и криптографические хеши пока сохраняют большую стойкость. Практическая угроза называется «собери сейчас — взломай потом»: перехваченные данные сохраняют в расчёте на появление мощных квантовых машин.

NIST в августе 2024 утвердил три стандарта: ML‑KEM (ранее CRYSTALS‑Kyber) для обмена ключами, ML‑DSA (CRYSTALS‑Dilithium) для цифровых подписей и SLH‑DSA (SPHINCS+) для хеш‑подписей. На финальной стадии подготовки находится стандарт FN‑DSA, построенный на FALCON (проект FIPS 206). Соответствующие библиотеки уже доступны для внедрения.

Некоторые проекты применяли квантово‑устойчивые решения с запуска. QRL использует хеш‑подписи с самого начала. Algorand использует решёточные подписи Falcon в механизме State Proofs для кроссчейн‑проверок. На практических примерах появились решения Winternitz Vault на Solana от Blueshift для одноразовых квантово‑устойчивых подписей. Ripple опубликовала многоэтапный план подготовки XRP Ledger. Circle развивает блокчейн Arc с учётом постквантовых алгоритмов. Zcash описывает внедрение кошельков с механизмом восстановления после квантовой компрометации и постепенный переход протокола на стандарты PQC.

Крупные сети обсуждают дорожные карты медленнее. В сообществе Bitcoin рассматривают два предложения: BIP‑360 и BIP‑361. BIP‑360 вводит тип выхода Pay‑to‑Merkle‑Root (P2MR), при котором отсутствует внутренний публичный ключ. BIP‑361 предлагает поэтапный отказ от подписей Шнорра и ECDSA: запрет отправки на квантово‑уязвимые адреса примерно через три года после активации и введение механизма восстановления расходов через два года после этого. В Ethereum переход планируют через абстракцию учётной записи, позволяющую кошелькам менять схемы подписи без хардфорка; обновлённая strawmap предусматривает поэтапную защиту с горизонтом до 2030 года.

Постквантовая криптография (PQC) — это замена математических алгоритмов, которые можно реализовать на обычном аппаратном обеспечении. Квантовое распределение ключей (QKD) опирается на физику и использует другие принципы; блокчейны в основном готовятся через PQC.

Проверяемые факты для пользователей и инвесторов: проекты указывают, какие именно алгоритмы из стандартов NIST используются, публикуют ли открытый код и результаты аудитов, и есть ли детальные планы миграции для уже существующих адресов. Реализация требует изменения протоколов, библиотек и кошельков, а также поэтапного тестирования.