BNB Smart Chain reduziert den Durchsatz bei Post-Quantenkryptographie-Migrationstests um 40 %
Laut einem aktuellen Bericht hat BNB Smart Chain erfolgreich eine Migration zur Post-Quanten-Kryptographie über seine Transaktions- und Konsensschichten hinweg getestet und dabei wichtige kryptografische Systeme mit elliptischen Kurven durch quantenresistente Alternativen ersetzt, die vom NIST standardisiert wurden.
Das Upgrade ersetzte ECDSA-Transaktionssignaturen durch ML-DSA-44, auch bekannt als Dilithium2, und ersetzte die BLS12-381-Konsensaggregation durch pqSTARK-Proofs. Das Projekt umfasste keine Peer-to-Peer-Handshake-Verschlüsselung oder KZG-Verpflichtungssysteme, die für zukünftige Upgrades noch in Betracht gezogen werden.
Die Arbeit kommt zu einem Zeitpunkt, an dem sich Blockchain-Entwickler auf die langfristige Möglichkeit vorbereiten, dass Quantencomputer durch Shors Algorithmus irgendwann die weit verbreitete Elliptische-Kurven-Kryptographie durchbrechen könnten. BSC sagte, die Migrationsbemühungen seien vorsorglich und nicht mit einer unmittelbaren Sicherheitsbedrohung verbunden.
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NIST standardisierte ML-DSA im August 2024 offiziell unter FIPS 204 und etablierte damit das erste produktionsreife Post-Quantum-Signatur-Framework, das im Bericht angenommen wurde.
BSC wählte ML-DSA-44 aus drei standardisierten Parametersätzen aus und nannte als Hauptgründe für die Wahl eine geringere Signaturgröße und eine schnellere Verifizierungsgeschwindigkeit. In dem Bericht heißt es, dass größere Varianten einen erheblich höheren Netzwerk-Overhead verursachen würden, während sie im Rahmen der aktuellen Bedrohungsprognosen nur begrenzte praktische Vorteile bieten würden.
Die Migration hat die Größe der Transaktionsdaten stark erhöht. Die Nutzdaten der Signaturen stiegen von 65 Byte auf etwa 2.420 Byte, während die öffentlichen Schlüssel von 64 Byte auf 1.312 Byte anwuchsen. Bei nativen Übertragungslasten von 2.000 Transaktionen pro Sekunde erhöhte sich die Blockgröße von etwa 130 KB auf etwa 2 MB.
Das Aggregat der Konsensschicht bleibt vergleichsweise kompakt. Dem Bericht zufolge könnten sechs Validatorsignaturen mit einer Gesamtgröße von etwa 14,5 KB zu einem einzigen pqSTARK-Proof von etwa 340 Bytes komprimiert werden.
Leistungstests zeigten, dass der Durchsatz nach der Migration zurückging. Die regionsübergreifende native Übertragungsarbeitslast sank von 4.973 TPS in Nicht-Post-Quantum-Konfigurationen auf 2.997 TPS unter dem aktualisierten System. Bei gemischten Arbeitslasten war ein geringerer Rückgang zu verzeichnen, nämlich von 3.695 TPS auf 2.406 TPS.
Dem Bericht zufolge verlagerten größere Transaktionsgrößen den Netzwerkengpass von Gasbeschränkungen hin zu Bandbreite und Ausbreitungslatenz. Die mittlere Endgültigkeit blieb bei zwei Slots unverändert, obwohl die Endgültigkeit im schlimmsten Fall bei regionsübergreifenden Tests zunahm, da die Weitergabe größerer Blöcke zwischen Validatoren länger dauerte.
Laut BSC zeigen die Ergebnisse, dass standardisierte Post-Quanten-Kryptographie bereits in die Blockchain-Infrastruktur integriert werden kann, allerdings seien noch zusätzliche Arbeiten erforderlich, um Skalierungs- und Netzwerkbeschränkungen vor einem breiten Produktionseinsatz zu beseitigen.