StarkWare 研究員近日提出一項被稱為首個可在現有比特幣網路上實現「量子安全」交易的方法,且無需對比特幣協議進行任何修改。不過,該方案單筆交易成本最高可達 200 美元,因此僅能被定位為緊急應對措施,而非長期解決方案。
從數位簽章轉向雜湊證明
在本週發布的論文中,StarkWare 研究員 Avihu Levy 提出名為 Quantum Safe Bitcoin(QSB)的設計,目標是在不更動比特幣協議的情況下,實現抗量子攻擊的交易機制。其核心概念是以基於雜湊(hash-based)的證明,取代現行依賴數位簽章的安全假設。
目前比特幣交易依賴 ECDSA 數位簽章,其原理類似於支票上的親筆簽名:用戶使用私鑰簽署交易,外界可透過公開金鑰進行驗證。
這套機制對現有電腦而言安全可靠,但在理論上,若未來出現足夠強大的量子電腦,可能可從公開金鑰反推出私鑰,進而威脅資產安全。
QSB 嘗試解決這一問題,透過引入雜湊證明機制來重構安全模型。與簽章不同,雜湊更像是一種「不可篡改的指紋」,將資料轉換為獨特的數學摘要,即使在高性能計算環境下,也極難被偽造或逆向破解。
無需升級協議,但轉嫁計算成本
QSB 的一大特點是完全相容現有比特幣共識規則,適用於傳統交易格式,不需進行軟分叉(soft fork)、礦工投票或任何升級流程。
這與另一項抗量子提案 BIP-360 形成鮮明對比。後者雖已於今年 2 月納入比特幣改進提案(BIP)庫,但尚未有 Bitcoin Core 實作,且預期仍需數年時間才能推動落地。
不過,QSB 的設計將安全負擔從「共識機制」轉移至「計算能力」。每筆交易都需進行大量鏈下運算,通常需依賴 GPU 處理。
單筆成本高達 200 美元
這樣的設計帶來顯著成本。Levy 估算,生成一筆有效交易需要嘗試數十億種可能性,使用雲端 GPU 計算的成本約在 75 至 200 美元之間。
相比之下,目前比特幣一般交易費用僅約 0.33 美元,差距極為顯著。
此外,QSB 在實務上也存在多項限制。例如,該類交易可能無法透過一般區塊鏈傳播機制廣播,而需直接提交給願意處理的礦工;同時也無法與閃電網路等二層擴展方案相容。
交易生成流程亦更為複雜,需依賴外部硬體進行大量計算,而非單純透過錢包簽署與發送。
定位為「最後手段」
Levy 將 QSB 定位為「最後手段」(last resort),而非取代現有協議的解決方案。相較之下,像 BIP-360 這類透過協議升級引入抗量子簽章的方案,仍被視為更具可擴展性的長期方向。
不過,BIP-360 的推進時間仍充滿不確定性。市場預測平台 Polymarket 的押注顯示,今年內啟動的機率偏低;而從歷史來看,比特幣升級往往耗時甚長,例如 Taproot 從提出到部署就歷時約七年半。
另一方面,真正具備威脅現有加密系統的量子電腦,也尚未在短期內出現。