LayerZero研究解决区块链面临的重大量子难题

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LayerZero推出Aerie系统：实现0.65秒量子安全签名聚合

区块链通常通过将数千个验证者签名打包为单一证明来进行验证，但当前的方法可能无法抵御未来量子计算机的攻击。尽管存在量子安全的签名方案，但如何快速将这些签名进行聚合一直是个难题。来自@LayerZero_Core的最新研究旨在填补这一空白。

该系统名为Aerie，由@a16zcrypto、卡内基梅隆大学和伦敦帝国理工学院共同开发。据LayerZero Labs介绍，在不使用GPU加速的情况下，其可在苹果笔记本电脑上于0.65秒内聚合32,768个抗量子的Falcon签名。

目前，该成果仅在基准测试中得到验证，尚未在任何实时区块链网络中投入使用。

为何签名聚合至关重要

权益证明（Proof-of-Stake）网络依赖验证者对确认链状态的消息进行签名，其他参与者则需检查这些签名。根据相关论文，以太坊目前使用BLS签名将约32,000个验证者的投票合并为一个小型签名。然而，BLS签名无法抵御量子攻击，而美国标准官员选定的后量子替代方案并不具备同等的内置聚合能力。

更广泛的迁移工作已经在进行中。美国国家标准与技术研究院（NIST）已于2024年8月确定了首批后量子密码学标准，监管机构预计过渡窗口期为2030年至2035年。与此同时，目前尚不存在任何具有密码学相关能力的公共量子计算机。

基准测试结果解析

测试在搭载Apple M4 Max芯片的MacBook Pro上进行，使用了16个CPU核心且未启用GPU加速，峰值内存占用约为2.1 GiB。与早期的Orthus解决方案相比，LayerZero表示Aerie将证明生成速度提升了约1.5倍，验证速度提升了38倍，并将证明大小减少了约1.7倍。

Aerie还支持聚合由NIST标准化的ML-DSA签名，详细的性能数据将在稍后发布。

当然，这也伴随着权衡取舍。Aerie在证明生成速度上优于以太坊的leanVM，尽管leanVM的验证速度更快，这凸显了证明大小与验证速度之间的权衡。基于格（Lattice-based）的系统也面临自身的实施挑战，且以太坊尚未承诺采用Aerie，其拟议的抗量子架构仍在开发中。

就目前而言，Aerie仍是一项研究成果，而非已部署的升级。其实用价值将取决于独立审查、实际测试以及各网络在规划后量子未来时是否选择采纳它。