Новая разработка создает постквантовые подписи меньшего размера, чем стандарт NIST

• Для 1000 подписей THINCS создает подписи размером 2512 байт, в то время как стандарт SLH-DSA использует 7856 байт.

• Текущие подписи Bitcoin по-прежнему в 35 раз легче, чем с использованием THINCS.

10 апреля Конор Диган, технический директор Project Eleven, объявил в X о выпуске THINCS, инструмента для исследований с открытым исходным кодом, который позволяет генерировать постквантовые схемы подписи на основе функций хеширования, адаптированные к конкретным потребностям каждого случая использования, с подписями меньшего размера, чем те, которые создают существующие стандарты.

Для своей работы Диган взял в качестве отправной точки постквантовую схему подписи SLH-DSA, разработанную Национальным институтом стандартов и технологий США (NIST). По его мнению, это «самый консервативный вариант: его безопасность основана исключительно на свойствах функций хеширования, без каких-либо предположений о решетках или алгебраической структуре».

Проблема, по словам Дигана, заключается в размере подписей, генерируемых SLH-DSA: «самый маленький и быстрый вариант создает подписи размером 17 088 байт, а самый маленький компактный вариант по-прежнему составляет 7856 байт». Это происходит потому, что стандарт предназначен для поддержки до 2^64 подписей на ключ, что, по мнению Дигана, большинство реальных систем никогда не потребуют.

Для иллюстрации этого Диган отметил, что если кто-то подписывает один раз в секунду, ему потребуется 42 раза возраст Вселенной, чтобы исчерпать эту емкость. На практике большинство систем никогда не нуждаются более чем в нескольких тысячах подписей. В результате все используют подписи большего размера, чем необходимо, оплачивая ненужный объем.

THINCS призван решить эту проблему, позволяя пользователю указывать сколько подписей ему нужно и какой уровень безопасности требуется, и находя наиболее компактную схему, соответствующую этим условиям. Как показано на изображении, предоставленном Диганом, для 1000 подписей с безопасностью 128 бит оптимальная схема создает подписи размером 2512 байта, в то время как компактный стандарт SLH-DSA использует 7856 байт.

Данные о размере подписей, генерируемых THINCS для 1000 подписей с безопасностью 128 бит. Источник: Conor Deegan / X.

Подписи в Bitcoin

В Bitcoin, размер подписей является критическим фактором. Текущие подписи, основанные на системе ECDSA, занимают от 70 до 72 байт, в то время как любая постквантовая схема предполагает значительный скачок. Например, самая легкая подпись, которую генерирует THINCS, составляет 2512 байт, что примерно в 35 раз больше.

При фиксированном размере блоков это напрямую приводит к меньшему количеству транзакций в блоке, более высоким комиссиям и более высоким требованиям к хранилищу для узлов. Эта проблема уже была задокументирована в других тестах. Как сообщило CriptoNoticias, тестовая сеть Bitcoin, использующая стандарт ML-DSA от NIST, потребовала увеличения максимального размера блока с 4 МБ до 64 МБ для поддержания производительности сети.

И THINCS, и другая схема подписей под названием SHRIMPS, созданная компанией Blockstream, основанной Адамом Бэком, которая генерирует подписи размером 2564 байта, направлены на снижение этого воздействия (учитывая, что они легче, чем подписи схем NIST, которые составляют 7856 байт), не жертвуя при этом постквантовой безопасностью.

Ограничения THINCS

Репозиторий THINCS четко указывает на его ограничения. Схемы, которые он генерирует, не являются SLH-DSA и не соответствуют формальным стандартам NIST, что означает, что их нельзя использовать там, где требуется соответствие этим стандартам.

Они также не прошли независимый аудит безопасности, что является обычным требованием перед тем, как доверять какой-либо криптографической системе конфиденциальным данным.

Наконец, сам репозиторий прямо это резюмирует: «Не используйте это для защиты чего-либо важного». THINCS - это инструмент для исследователей и разработчиков, которые хотят изучить, насколько маленькими могут быть постквантовые подписи в соответствии с их конкретными потребностями, а не готовый продукт для внедрения в реальные системы.

Теги: Bitcoin (BTC) Blockchain Квантовые вычисления Разработчики Актуально

У вас есть важная информация для наших репортеров? Свяжитесь с нами