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    量子地雷:一个应对量子计算的新思路

    隔夜大饼80k上方没站稳,摔了下来。开发者邮件列表里冒出来一个新词儿。

    11月4日,开发者 Cory Fields 在 bitcoin-dev 邮件列表里提出了一个叫量子地雷的机制[1]。他在 MIT 数字货币计划工作,也是 Bitcoin Core 的开发者。这个提案还没有被写成正式的改进建议,他自己也说,这只是一个思想实验。

    机制本身不难懂。任何想要领走脆弱地址(比如早年的P2PK地址或暴露了公钥的地址)里 BTC 的人,必须先从量子安全钱包里押上等额的 BTC 作为抵押。目标地址里的币和这笔抵押会一起被锁住,比如锁三十天。在这段等待期里,如果地址的主人能拿出隐藏的所有权证明,就可以把自己的币收回去,顺手把冒领者押上的那一份也拿走。

    这个想法有趣的地方在于,它思考的方向是博弈论,而不是密码学。

    过去几年围绕量子威胁的讨论,主线一直是迁移。P2QRH 这类方案要换签名算法,软分叉要让全网的节点和钱包跟着升级,所有的持币人都得把币从旧地址搬到新地址。这条路在技术上成立,难的是动员。几百万个沉寂多年的地址,主人可能已经丢了私钥,可能已经不在人世,也可能根本不知道有这么一回事。

    量子地雷换了一个方向。它不是去动员持有人迁移,而是去让冒领者身陷险境。你想偷一笔一个亿的币,先押一个亿;偷成了,赚一个亿,被抓了,赔一个亿。把赔率改成这样,理性的人就不会动手。

    思路确实漂亮。可在往下深入之前,得补充一点:地雷需要持有人自己埋,协议不会自动去做。

    埋雷的动作发生在所谓 Q-day (即量子计算攻破私钥之日)之前。持有人需要用一个新的量子安全地址,创建一笔很小的输出,里面藏着一份承诺。承诺的内容说起来很简单,就是证明我在量子计算机能算出私钥之前,已经掌握这个旧地址的私钥。承诺本身不揭示私钥,只把我知道这件事提前固定在链上,等到需要的时候再拿出来验证[2]。

    为什么非得赶在 Q-day 之前?因为量子攻击者 Q-day 之后理论上也能算出同一把私钥。光看签名,链上分不出谁是原来的主人,谁是后来才算出钥匙的人。只有在 Q-day 之前埋下的承诺,才能把先知道的人和后算出来的人分开。

    等 Q-day 来临,新的验证规则激活。到那时要动一笔旧地址里的币,必须等额抵押,还要走一条带时间锁的替代花费路径。开发者举的例子是这样的:Alice 在一个旧输出里放 1 BTC,量子安全钱包里放 1 BTC,另外埋一个很小的地雷。冒领者来动那 1 BTC,必须自己再押 1 BTC,两笔一起锁大约三十天。这三十天里,Alice 揭示承诺(引爆地雷),取回自己的币,顺手把冒领者押的那份拿走。

    冒领者事先看不出哪些地址埋了雷。这是整个设计的关键:每下一次手,都要先押上等额本金,中不中雷全凭运气。踩上一次,本金就没了。

    可是到这一步还缺了一块:主人自己该怎么领?

    开发者的机制是为抓贼设计的。按现有框架,主人要主动迁移,也得走那套抵押流程。他在邮件里承认,需要执行规则把抵押负担压到冒领者身上,同时给诚实迁移者留一条不用等额抵押的路。这条规则他没写。

    顺着这个问题往下想,其实也许可以有解法。承诺可以用量子安全地址来签,冒领者算得出旧私钥,却无法伪造承诺本身;再加上承诺携带的时间戳证据,能证明是哪一天埋的。有了这两样,主人出示承诺,就应该可以直接把币领走,不必抵押等额。

    更妙的是,主人还有一个选择:不急着领,等人来踩。冒领者押上等额本金,锁进等待期,主人这时揭示承诺,把自己的币和冒领者的抵押品一起拿走。地雷从被动的防御,变成了主动的伏击。

    由此想来,等待期似乎也值得拉长。锁定期三十天,一年能试十二轮;如果锁一年,一年只能试一轮。单次赔率没有变,覆盖的地址数量却差了一个量级。找不到足够多的空地址,就凑不出正收益的样本。拉长锁定期削弱的是试探的覆盖面,还有资金周转速度。

    资金雄厚的冒领者可以用并行抵押来换时间,同时押很多笔,代价是数倍的消耗。所以它镇得住中小冒领者,压不住无限火力。BTC的绝对稀缺这个优点就凸显了:谁也没有无限火力。

    这样稍作改动,它和 BIP-361(草案)的差别就清楚了。BIP-361 是限期迁移,过期冻结,协议替所有人做决定;而量子地雷这个思路留了一个抵押出口,没来得及证明的人还能抵押一年把币领出来,同时用踩雷和资金占用威慑冒领。对产权的处理,比一刀切冻结要温和得多。

    当然,对于确已失去所有者的那些币,仍然没有解决。地雷只对还握着私钥的人有用,私钥已经丢了的币,包括中本聪那批早期持仓,没有主人能出来揭示承诺。

    无论哪条路,前提都差不多:主人都得在 Q-day 之前动一次。Q-day 之后,能证明的东西只剩下知道私钥,而那时知道私钥已无法等于你是真正的所有人。唯一还有效的证明,是我在 Q-day 之前就知道。可这个证明只能在那之前留下,时间戳不会倒流。事前没有动作的人,事后没有补救的办法。

    上面这些延伸思考,是教链顺着开发者的思路往下推的,并非他的原方案。这个埋雷思路的启发性不在某个细节,而在方向。过去几年量子威胁的讨论,几乎都在密码学里打转,换签名算法、改地址格式、限期迁移;这位开发者把问题焦点转向了博弈论,让攻击的成本本身成为设计对象。

    这个方向也许还有更好的走法。教链把自己的思考写出来,也是抛砖引玉,希望更多人一起来探讨:除了让人迁移,除了把币冻住,除了抵押,还有没有更好的方案。

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    好文章,需要你的鼓励
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