Post-Quantentests der BNB Smart Chain reduzieren den Durchsatz um 40 % und erhöhen die P99-Latenz

Die Post-Quantum-Planung der $BNB Smart Chain ist keine theoretische Sicherheitsübung mehr. $BNB Chain hat einen technischen Bericht veröffentlicht, der darlegt, wie $BNB Smart Chain in Richtung Post-Quanten-Kryptografie migrieren könnte, und die ersten Ergebnisse deuten auf einen klaren Kompromiss hin: Eine stärkere Kryptografie geht mit einem viel höheren Datenaufwand einher.

Diese Spannung zieht sich durch den gesamten Vorschlag. Einerseits zielt der Bericht darauf ab, das Netzwerk auf zukünftige Quantenbedrohungen vorzubereiten. Andererseits zeigen die Tests, dass viel größere Signaturen den Durchsatz beeinträchtigen können, selbst wenn das Konsensverhalten relativ gut anhält.

Für eine Blockchain-Infrastrukturstudie ist das Bild ungewöhnlich klar. Bei der $BNB Chain geht es nicht nur um schwebende abstrakte Ideen. Es legt spezifische Ersetzungen für Transaktionssignaturen und Validator-Voting-Aggregation fest und zeigt dann, welche Auswirkungen diese Optionen auf Blockgröße, Latenz und Durchsatz haben.

Post-Quantum-Upgrade-Pfad der $BNB Smart Chain

Was der Bericht ändert

Der Bericht konzentriert sich auf zwei große Veränderungen innerhalb der $BNB Smart Chain.

Erstens würden Transaktionssignaturen von ECDSA zu ML-DSA-44 verschoben. Zweitens würde sich die Aggregation der Konsensstimmen von BLS12-381 auf die Aggregation pqSTARK verlagern.

Das macht diese $BNB-Smart-Chain-Post-Quanten-Roadmap aus einem einfachen Grund bemerkenswert: Sie betrifft sowohl Benutzertransaktionen als auch die Validatorkoordination, die beiden Orte, an denen Kryptographie die Netzwerkleistung direkt beeinflusst.

Der Bericht besagt auch, dass bestehende Wallets, SDKs und RPCs keine Aktualisierungen benötigen und die Adressformate unverändert bleiben würden. Das ist wichtig, denn bei der Kompatibilität werden technisch elegante Upgrades häufig zu Problemen im Betrieb. Hier scheint der Migrationspfad darauf ausgelegt zu sein, Störungen auf der Schnittstellenebene zu begrenzen, selbst wenn sich die zugrunde liegende Kryptographie ändert.

Warum das Timing wichtig ist

Die Post-Quanten-Kryptographie rückt immer stärker in den Fokus, da Blockchain-Entwickler über langfristige Sicherheit nachdenken, insbesondere für Systeme, von denen erwartet wird, dass sie auch in Jahren noch in Betrieb sind. In diesem Fall stellt der Bericht die Herausforderung weniger als unmittelbare Krise dar, sondern eher als Vorbereitung der Infrastruktur.

Der strategische Punkt ist kaum zu übersehen: Wenn ein Netzwerk zu lange mit dem Testen quantenresistenter Signaturen wartet, besteht die Gefahr, dass Leistungsengpässe erst dann entdeckt werden, wenn die Migration dringlich wird. Indem $BNB Chain jetzt Ergebnisse im Benchmark-Stil veröffentlicht, legt es die Kosten für quantenresistente Signaturen frühzeitig auf den Tisch.

Wie die pqSTARK-Aggregation Konsensstimmen verändert

Was ersetzt BLS12-381

Auf der Konsensseite schlug $BNB Chain vor, die BLS12-381-Aggregation durch die pqSTARK-Aggregation zu ersetzen.

Dieser Vorschlag erscheint wichtig, da er darauf hindeutet, dass die Konsensschicht möglicherweise anpassungsfähiger ist als die Transaktionsschicht. Die Formulierung des Berichts weist in diese Richtung: Das Schwierigste war nicht der Konsens selbst, sondern die zunehmenden Transaktions- und Blockgrößen, die mit quantenresistenten Signaturen einhergingen.

In der Praxis bedeutet dies, dass die Koordinierung der Validatoren möglicherweise einfacher zu optimieren ist als das Wachstum der benutzerorientierten Transaktionsdaten. Für Blockchain-Netzwerke ist das eine sinnvolle Unterscheidung. Wenn der Konsens vergleichsweise effizient bleibt, können Entwickler ihre Aufmerksamkeit auf den Teil des Systems richten, der die Skalierbarkeit am meisten beeinträchtigt.

Wie stark wird die Komprimierung verbessert?

Die auffälligste Zahl im Bericht stammt aus der Komprimierung der Validatorsignatur. Sechs Validatorsignaturen mit insgesamt 14,5 KB werden mithilfe der pqSTARK-Aggregation zu einem einzigen Beweis von etwa 340 Bytes komprimiert.

Das ist ein dramatischer Rückgang und hilft zu erklären, warum die Konsensänderung leichter zu bewältigen scheint als die Änderung der Transaktionssignatur. Die Komprimierung auf dieser Ebene gibt dem Netzwerk die Möglichkeit, die sonst bei der Post-Quantum-Kryptografie zu einer viel größeren Messaging-Belastung des Validators zu kompensieren.

Warum das wichtig ist: Blockchains haben oft Probleme, wenn Sicherheitsverbesserungen den Bandbreitenbedarf schneller erhöhen, als das Netzwerk ihn aufnehmen kann. Die pqSTARK-Aggregation scheint genau auf dieses Problem abzuzielen und die Signaturmenge dort zu reduzieren, wo Validatoren am meisten Effizienz benötigen.

Warum größere Signaturen die Leistungskosten erhöhen

Wachstum der Transaktionsgröße

Die größten Kosten im Bericht liegen auf der Transaktionsebene. ML-DSA-44-Signaturen erhöhen die Signaturgröße pro Transaktion von 65 Byte unter ECDSA auf 2.420 Byte.

Dieser Sprung ist enorm und erklärt, warum der Bericht das Datenwachstum als größte Herausforderung für jede Produktionseinführung ansieht. In Blockchain-Systemen wirken sich größere Signaturen nicht nur auf die Speicherung aus. Sie beeinflussen auch die Blockzusammensetzung, den Bandbreitendruck und die Geschwindigkeit, mit der Informationen über geografisch verteilte Knoten übertragen werden können.

Dies ist der zentrale Kompromiss hinter den Post-Quantum-Bemühungen der $BNB Smart Chain. Quantenresistente Signaturen stärken möglicherweise die Zukunftssicherheit, machen aber auch jede Transaktion viel schwerer, bevor eine andere Optimierung einsetzt.

Auswirkungen auf Durchsatz und Endgültigkeit

Die Tests zeigten deutlich die Auswirkungen auf die Leistung.

Der native Übertragungsdurchsatz sank um etwa 40 %, während der Gasdurchsatz unter überregionalen Bedingungen um etwa 50 % sank.

Die mittlere Endgültigkeit blieb bei zwei Slots,