比特币抗量子签名方案SHRINCS发布

比特币基础设施公司Blockstream的研究人员于周四发布了一项名为SHRINCS的提案，旨在设计一种能够抵御量子计算机攻击的比特币交易签名方式，同时避免大幅减少每个区块容纳的交易数量。

比特币目前使用椭圆曲线密码学构建的数字签名来证明所有权。量子计算机若运行Shor算法，理论上可以从区块链上公开的公钥反推出私钥，从而伪造签名并花费比特币。目前已有大量比特币存储在公钥已暴露的地址中，包括比特币创始人中本聪持有的约110万枚比特币。

美国国家标准与技术研究院（NIST）标准化的后量子签名方案体积较大，会显著降低比特币的交易处理能力。Blockstream估算，如果每笔交易都使用当前紧凑的Schnorr签名，比特币每秒可处理约6.5笔交易；而使用NIST标准化的SLH-DSA方案，该数字将降至约0.36笔。

SHRINCS方案将这一数字恢复到约每秒3笔交易。其签名起始大小约为324字节（Schnorr为64字节），每次使用密钥时增加约16字节，在配置达到每秒3笔交易时签名大小约为580字节。由于2017年的SegWit升级对交易中签名部分给予折扣，SHRINCS签名体积虽大但并未造成五倍的空间占用。

SHRINCS基于比特币系统中已广泛使用的SHA-256哈希函数构建，其安全性不依赖于引入全新的底层数学假设。该方案由Blockstream研究员Jonas Nick和Mikhail Kudinov共同设计，Nick称其为首个专门为比特币设计的具体后量子签名提案。但他也强调，SHRINCS并非比特币最终的签名方案，也不是在所有衡量标准上都是最佳选择。

SHRINCS使用一次性密钥，每次签名时生成新密钥。钱包需记录已使用过的密钥，并确保在手机、硬件钱包和备份之间正确同步，避免误用。恢复旧钱包备份或丢失相关信息可能导致交易过程复杂化。

该提案仍处于早期阶段。文档指出，其正式安全证明尚待完成，参考软件未经过安全审计，不适用于生产环境。Blockstream已于3月在Liquid侧链上演示了SHRINCS签名的交易。要将SHRINCS部署到比特币主网，需要实施软分叉，并获得全网足够支持才能激活。

本周早些时候，以太坊研究人员也提出了类似方向，建议修改验证者存款系统，以便未来支持新类型的加密密钥。

信息来源：CoinDesk