إيثيريوم تخطط لتعزيز حماية وحدات إيثيريوم المجمدة ضد التهديدات الكمّية

اتخذ مطورو إيثيريوم خطوة أولية نحو حماية الشبكة من التأثير المحتمل للحوسبة الكمومية، من خلال اقتراح إعادة تصميم عقد إيداع المدققين. وقد تتيح هذه التغييرات لإيثيريوم، في نهاية المطاف، اعتماد أنظمة تشفير مصممة لمقاومة الهجمات الكمومية، بما يساعد على حماية ما يقارب 104 مليارات دولار من عملات إيثيريوم المجمدة.

وقُدّم الاقتراح يوم الاثنين إلى مستودع مقترحات تحسين إيثيريوم تحت التسمية المبدئية EIP-8394. ويقترح استبدال البنية التشفيرية الثابتة لعقد الإيداع بإطار عمل أكثر مرونة، يمكنه استيعاب أحجام مختلفة للمفاتيح وتخزين معلومات تحدد نظام التشفير المستخدم في كل إيداع من إيداعات المدققين.

نظام إيداع إيثيريوم بقيمة 104 مليارات دولار يواجه مخاطر كمومية

يبلغ حجم الإيثيريوم المجمّد في نظام الرهن حاليًا نحو 42.4 مليون ETH، ويعتمد المدققون على توقيعات BLS القائمة على تشفير المنحنى الإهليلجي.

ويتميز هذا النظام بكفاءة عالية، إذ يسمح بدمج أعداد كبيرة من توقيعات المدققين في توقيع واحد مضغوط، ما يقلل من حجم البيانات اللازمة للحفاظ على آلية الإجماع في إيثيريوم.

ومع ذلك، قد تتحول هذه الكفاءة إلى نقطة ضعف أمنية إذا وصلت الحواسيب الكمومية إلى مستوى من القدرة الحاسوبية يسمح بتشغيل خوارزمية شور. ويمكن لمثل هذه الحواسيب أن تقوّض الأسس الرياضية التي يعتمد عليها تشفير المنحنيات الإهليلجية، ما قد يتيح للمهاجمين تزوير بيانات اعتماد المدققين.

عقد إيداع جديد يدعم التشفير ما بعد الكمومي

يفرض عقد الإيداع الحالي في إيثيريوم حدودًا ثابتة على حجم البيانات التشفيرية، إذ يسمح بمفاتيح عامة بحجم 48 بايت وبيانات توقيع بحجم 96 بايت. وقد صُممت هذه المعايير اعتمادًا على خوارزمية BLS، وبالتالي لا توفر مساحة كافية لاستيعاب العديد من أنظمة التشفير ما بعد الكمومي، التي تتطلب عادةً أحجامًا أكبر.

وبموجب التصميم المقترح، سيدعم العقد مفاتيح أو بيانات اعتماد يصل حجمها إلى 8192 بايت. كما سيحدد كل إيداع نظام التشفير المستخدم، ما يتيح لإيثيريوم إضافة معايير تشفير جديدة مستقبلًا دون الحاجة إلى إعادة تصميم البنية الأساسية مرة أخرى.

وسيُعرّف نظام BLS مبدئيًا باعتباره النظام رقم صفر، بينما يمكن لمقترحات تحسين إيثيريوم المستقبلية إضافة خيارات تشفير أخرى.

إيثيريوم قد توقف اعتماد مدققي BLS مستقبلًا

سيتكون العقد المقترح من ثلاث حالات تشغيلية: التعطيل، وتفعيل BLS، والتقاعد من BLS.

وعند الوصول إلى مرحلة التقاعد، سيُمنع بشكل دائم انضمام مدققين جدد إلى الشبكة باستخدام بيانات اعتماد BLS. ومع ذلك، لن يتأثر المدققون الحاليون بهذا الانتقال بشكل فوري.

كذلك، يلغي المقترح آلية معالجة الإيداعات المستخدمة منذ إطلاق نظام الرهن في إيثيريوم عام 2022. وبدلًا من ذلك، ستُنقل هذه الوظيفة إلى الإطار الأحدث المسؤول حاليًا عن عمليات سحب المدققين والتحديثات الأخرى المرتبطة بهم.

ويتطلب تفعيل العقد المُعاد تصميمه تنفيذ تفرع منسق يشمل طبقتي التنفيذ والإجماع في إيثيريوم. وحتى الآن، لم تُحدد عناوين العقد النهائية أو الجدول الزمني لنشره.

إيثيريوم وبيتكوين تستكشفان التوقيعات ما بعد الكمومية

وقال توماس كوراتجر، أحد واضعي الاقتراح الثلاثة، في منشور على منصة X، إن إيثيريوم وبيتكوين تتجهان نحو التوقيعات القائمة على التجزئة باعتبارها أحد الحلول المحتملة لعصر ما بعد الحوسبة الكمومية.

وتحتاج بعض أنظمة التوقيعات القائمة على التجزئة وعديمة الحالة، التي اعتمدها المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، إلى نحو 8 كيلوبايت لكل توقيع، وهو حجم يتوافق تقريبًا مع السعة المقترحة البالغة 8192 بايت.

في المقابل، تعتمد البدائل الأصغر حجمًا ذات الحالة على عدادات تضيف مخاطر أمنية خاصة بها، إذ إن إعادة استخدام مفتاح توقيع ذي حالة ولو لمرة واحدة قد يؤدي إلى كشف المفتاح الخاص المرتبط به.

ولهذا السبب، أشار كوراتجر إلى أن الانتقال إلى التشفير ما بعد الكمومي لا يقتصر ببساطة على استبدال خوارزمية بأخرى، بل يتطلب تغييرات أوسع في البنية التحتية وآليات التشغيل.

أبحاث كمومية جديدة تزيد مخاطر الحوسبة الكمومية على إيثيريوم

يأتي هذا الاقتراح في ظل تزايد التحذيرات بشأن التأثير المحتمل للحوسبة الكمومية على شبكات البلوكتشين.

ففي مارس، حددت دراسة نشرتها Google Quantum AI خمسة مسارات محتملة لهجمات كمومية تستهدف إيثيريوم. وقدرت الدراسة أن أصولًا تزيد قيمتها على 100 مليار دولار، موزعة بين المحافظ وأنظمة الرهن والعقود الذكية وشبكات الطبقة الثانية، قد تصبح معرضة للهجمات الكمومية.

وفي سياق منفصل، قدرت شركة Project Eleven المتخصصة في الأمن الكمومي، في مايو، أن احتمال تطوير جهاز قادر على اختراق توقيعات المنحنيات الإهليلجية قد يتجاوز 50% بحلول عام 2033، مع اعتبار عام 2030 سيناريو مبكرًا محتملًا.

كما قدرت الشركة أن أكثر من 65% من إجمالي ETH موجود في عناوين أصبحت مفاتيحها العامة ظاهرة بالفعل على شبكة البلوكتشين. وقد يؤدي ذلك إلى زيادة مستوى انكشاف هذه الأصول إذا أصبحت الحواسيب الكمومية قادرة على استغلال معايير التشفير الحالية.

اقتراح EIP-8141 قد يعزز حماية مستخدمي إيثيريوم

ويمثل اقتراح إعادة تصميم عقد إيداع المدققين جزءًا واحدًا فقط من استراتيجية إيثيريوم الأوسع لمواجهة مخاطر الحوسبة الكمومية.

وفي هذا السياق، يجري النظر في اقتراح منفصل، هو EIP-8141، لإدراجه ضمن ترقية Hegotá المتوقعة في وقت لاحق من هذا العام. وسيسمح الاقتراح لحسابات إيثيريوم العادية بالانتقال إلى أنظمة تشفير مختلفة دون الحاجة إلى نقل أصول المستخدمين إلى عنوان محفظة جديد.

وبالتالي، يمكن للاقتراحين معًا معالجة جانبي منظومة إيثيريوم: المدققين المسؤولين عن تأمين الشبكة، والمستخدمين العاديين الذين يحتفظون بأصول عليها.

وقد حددت مؤسسة إيثيريوم هدفًا تقريبيًا لعام 2029 لاستكمال التغييرات الأساسية في البروتوكول اللازمة للتعامل مع مخاطر الحوسبة الكمومية.

إيثيريوم تستعد قبل تحول الحوسبة الكمومية إلى خطر فعلي

يشير نهج إيثيريوم إلى أن الشبكة تتعامل مع الحوسبة الكمومية باعتبارها خطرًا طويل الأجل على بنيتها التحتية، بدلًا من انتظار وصول هذه التقنية إلى مرحلة تصبح فيها قادرة على تهديد أنظمة التشفير الحالية. وتكتسب إعادة تصميم عقد الإيداع أهمية خاصة، لأن استبدال نظام تشفير أساسي بعد أن يصبح عرضة للهجوم قد يكون أكثر تعقيدًا واضطرابًا من تجهيز البنية التحتية مسبقًا.

ومع ذلك، لن تكون عملية الانتقال سهلة. فالتوقيعات ما بعد الكمومية تتطلب عمومًا مساحة أكبر للبيانات، وقد تفرض مفاضلات تشغيلية جديدة. وفي الوقت نفسه، سيتعين على إيثيريوم تنسيق هذه التغييرات بين المدققين والمستخدمين والتطبيقات وطبقتي البروتوكول.

وبناءً على ذلك، لا تكمن المسألة الأساسية في قدرة إيثيريوم على اعتماد تشفير مقاوم للحوسبة الكمومية في نهاية المطاف، وإنما في قدرتها على تنفيذ هذا الانتقال في الوقت المناسب، من دون التأثير في الكفاءة واللامركزية اللتين تشكلان أساس الشبكة اليوم.

وعليه، تكمن أهمية هذه الخطوة في أنها تعكس انتقال إيثيريوم من التعامل مع الحوسبة الكمومية كخطر نظري بعيد إلى التخطيط لها باعتبارها تحديًا محتملًا للبنية التحتية. وإذا تطورت الحوسبة الكمومية بوتيرة أسرع من المتوقع، فإن قدرة إيثيريوم على تنفيذ انتقال تدريجي ومدروس ستكون أكثر أهمية من مجرد امتلاك حل تقني جاهز. أما إذا نجحت الشبكة في تنفيذ هذه التغييرات قبل ظهور تهديد فعلي، فقد تتحول الاستعدادات الحالية إلى ميزة أمنية واستراتيجية طويلة الأجل.