Coinbase 提出保護比特幣免受量子威脅的方案

Coinbase 已敦促比特幣開發者開始為量子運算威脅做準備，並在 10 月 13 日的一份技術論文中警告，升級這種加密貨幣的安全性可能需要數年時間。

Coinbase 於週二發布了其建議，概述比特幣如何能在保護現有錢包和機構持倉的同時，逐步採用抗量子數位簽章。該公司表示其託管持有約 5% 的所有現有 BTC，並呼籲採用靈活的交易設計、更強的錢包保護，以及一個不依賴於解決所有舊幣爭議的遷移流程。

Coinbase 警告比特幣量子安全升級可能需要數年時間

在其 10 月 13 日的論文中，Coinbase 解釋，比特幣朝向抗量子安全性的轉變不僅僅是引入一種新的數位簽章演算法。開發者必須考慮交易費用、網路容量、錢包相容性，以及比特幣節點獨立驗證交易的能力。

該公司警告，共識變更和錢包遷移通常需要數年的規劃與協調。它鼓勵開發者在研究人員展示出足以破解比特幣現有密碼學簽章的量子電腦之前就開始準備。

比特幣目前依賴橢圓曲線密碼學，包括 ECDSA 和 Schnorr 簽章，來授權交易。一台足夠強大的量子電腦理論上可以從已暴露的公鑰推導出私鑰，讓攻擊者能在未經授權的情況下花費資金。

該提案並未聲稱此類機器目前已存在，或比特幣的密碼學保護已被破解。Coinbase 將此威脅描述為一種未來可能性，需要在必要技術出現之前做好準備。

該公司已經開始為其自身的託管系統進行後量子安全準備。其工作包括與比特幣研究人員的討論、對開源專案的工程貢獻，以及參與比特幣安全聯盟。

較早的 Coinbase 對比特幣量子風險的研究 呼籲在實際的量子攻擊者出現之前就開始遷移規劃。該公司的獨立諮詢委員會支持開發保護性技術，同時將有關無法存取或已廢棄資金的決定留給比特幣的治理流程。

Coinbase 10 月的出版物透過確定錢包、交易格式和機構託管的技術要求，推進了這一討論。該公司強調，其建議仍是對持續開發過程的貢獻，而非對比特幣未來安全設計的最終決定。

Coinbase 支持 BIP-360 和靈活的比特幣錢包

在提出的技術方法中，Coinbase 指出 BIP-360 和 P2TRv2 是值得考慮用於比特幣過渡的設計。兩者都試圖提供靈活的交易結構，以容納新的數位簽章系統。

BIP-360 引入了 Pay-to-Merkle-Root，即 P2MR，這是一種基於比特幣現有 Taproot 架構提出的交易輸出類型。該設計移除了 Taproot 的密鑰路徑花費選項，該選項會暴露公鑰，而公鑰可能容易受到足夠強大的量子電腦的攻擊。

官方 BIP-360 規範 將 P2MR 描述為一項擬議的軟分叉變更，旨在防範涉及公鑰的長期暴露攻擊。它並未獨立引入後量子簽名演算法，也無法防止所有可能的量子攻擊。該提案仍處於草案狀態。

Coinbase 建議，靈活的輸出設計可以讓開發者引入或替換密碼學演算法，而無需每次都重新設計比特幣的交易結構。這種靈活性需要為交易驗證、花費權限和簽名識別制定明確的規則。

該公司特別建議在相關標準可用後，審查包括 ML-DSA、SLH-DSA 和 FN-DSA 在內的後量子簽名演算法。它還指出 SHRINCS——一種擬議的緊湊型基於哈希的簽名設計——是另一個需要進一步評估的候選方案。

根據 Coinbase 的說法，開發者在選擇方案之前應評估簽名大小、處理速度、交易費用和硬體相容性。在大型遷移期間，較大的簽名可能會增加區塊空間需求並提高交易成本。

先前在 比特幣量子測試網上的 BIP-360 測試 展示了實驗性的 P2MR 交易。3 月，BTQ Technologies 報告稱其測試網路支援地址創建、資金注入、簽名和交易確認。該實現並不代表 BIP-360 在比特幣主網上已激活。

比特幣錢包可能同時支援舊簽名和新簽名

對於遷移本身，Coinbase 建議評估一種分階段系統，允許比特幣使用者在舊簽名被淘汰之前採用更強的保護措施。

一種可能的方法涉及具有兩種替代花費方法的混合錢包。使用者可以透過現有的 ECDSA 或 Schnorr 簽名授權交易，而單獨的後量子密鑰將提供另一條花費路徑。

Coinbase 將這種安排描述為潛在的 1-of-2 構造。該設計可以讓使用者朝著抗量子安全的方向邁進，而無需等待開發者敲定未來管理舊比特幣簽名的政策的每一個細節。

該公司建議為早期採用者評估僅後量子的輸出，以及旨在減少交易期間公鑰暴露的機制。未來對舊地址類型支付的可能限制將需要單獨考慮。

機構託管帶來了進一步的要求。Coinbase 表示，新的簽名系統應保持與多方計算（MPC）相容，MPC 是一種安全技術，允許多方或系統參與密碼學簽名。

Coinbase 對有狀態簽名演算法表示特別擔憂，這些演算法要求系統在簽名操作之間追蹤資訊。重複使用簽名狀態可能會造成安全弱點，包括潛在的簽名偽造。

根據該論文，大型託管機構在多個伺服器和位置運行簽名基礎設施。如果記錄丟失、重複或不正確恢復，在這些系統之間協調有狀態簽名可能會帶來操作困難。

該公司建議，如果比特幣最終支援有狀態的後量子演算法，則應保留無狀態簽名選項。開發者應向錢包提供商提供明確的指示，以管理簽名狀態並從故障中安全恢復。

早先 Coinbase 在後量子託管方面的工作 研究了機構如何在比特幣開發者選擇最終標準之前為不同的密碼學系統做好準備。9 月的討論包括涉及可編程硬體安全模組的潛在替代方案。

Coinbase 敦促就丟失的比特幣展開單獨辯論

另一個未解決的問題涉及存放在舊錢包中、可能永遠不會遷移到抗量子地址的比特幣。

Coinbase 指出了幾個需要關注的類別，包括公鑰已公開暴露的錢包、休眠持有、丟失的私鑰以及與加密貨幣最早年份相關的比特幣。

這些代幣中，有些可能仍屬於合法所有者，而另一些則可能永遠無法存取。該公司表示，未來的遷移政策需要考慮，在舊式簽名限制生效後，這類資金是否能夠移動。

該論文討論了可能涉及錢包種子資訊、密碼學證明和交易承諾的恢復方法。Coinbase 警告，任何恢復機制都必須對僅能存取已暴露公鑰的攻擊者保持安全。

這個問題已出現在不同的比特幣開發提案中。BIP-361，標題為《後量子遷移與舊式簽名日落》，提議在後量子輸出系統可用後，逐步限制舊式簽名。其草案描述了一個分階段遷移，隨後對舊式交易實施更嚴格的規則。

BIP-361 仍是一項提案，尚未被啟用。其作者概述了一個可能的時間表，包括初始過渡期以及隨後對舊式花費的限制，而恢復安排仍有待進一步研究。

Coinbase 建議將此類決策與後量子簽名的技術開發分開討論。該公司表示，對於無法存取資金的分歧不應阻礙針對活躍錢包保護的工作。

該論文指出了進一步測試的需求，涉及交易驗證、硬體錢包、費用成本、區塊傳播以及移動可能易受攻擊的比特幣持倉所需的時間。Coinbase 呼籲建立一個可重現的評估流程，在真實網路條件下比較替代簽名系統。

其 10 月 13 日的出版物並未為比特幣使用者設定遷移截止日期，也未認可特定的最終簽名演算法，或宣布擬議的啟用日期。該公司表示，其下一步工作將透過與研究人員、開發者和開源貢獻者的討論繼續進行。