比特币抗量子升级路径之争:扩容区块还是采用ZK-STARK证明?

作者:Andrew Fenton;来源:Cointelegraph;编译:Shaw,金色财经

随着量子计算威胁日益临近,比特币网络面临一项紧迫挑战:如何在保持去中心化与可用性的前提下,实现抗量子安全性。StarkWare联合创始人、ZK-STARK共同发明者Eli Ben-Sasson提出,采用基于哈希的零知识证明(ZK-STARK)进行签名聚合,是解决这一难题的最优路径。

Ben-Sasson指出,美国国家标准与技术研究院(NIST)选定的后量子签名方案(如ML-DSA-44)体积可达当前ECDSA或Schnorr签名的10至100倍。若直接部署,比特币交易吞吐量可能骤降至每秒不足1笔。而通过ZK-STARK,可将成千上万笔大体积签名压缩为一份极小证明,不仅缓解链上负担,甚至有望提升整体性能。

比特币抗量子升级路径之争:扩容区块还是采用ZK-STARK证明?

他强调:“如果不采用ZK-STARK签名聚合,那将是一步糟糕的棋,因为它无法真正解决核心问题——普通人究竟能不能顺畅使用比特币。”他认为,单纯扩大区块容量远远不够,必须依赖签名聚合等高效技术。

然而,并非所有人都认同此路线。PostQuantum.com撰稿人、Applied Quantum创始人Marin Ivezic指出,隔离见证(SegWit)最多可降低75%的签名占用空间,但即便如此,采用NIST推荐的ML-DSA-44算法仍将使单区块交易数从2500–3000笔锐减至500–700笔。这重新点燃了关于“是否应扩容比特币区块”的争论。

尽管区块扩容在工程上较为直接,但自2017年“区块大小之争”以来,社区普遍担忧此举会抬高节点运行门槛,导致网络中心化。Blockstream研究院近期推出的SHRINCS与SHRIMPS后量子签名方案虽将常规签名体积控制在现有水平的5倍左右,但在钱包恢复等特殊场景下仍可能膨胀至40倍,若无区块扩容配合,仍将拖累网络效率。

比特币抗量子升级路径之争:扩容区块还是采用ZK-STARK证明?

相较之下,ZK证明聚合具备多重优势:不仅可显著压缩数据,还能在维持去中心化的同时提升验证效率。验证一份ZK-STARK证明甚至可在树莓派等低功耗设备上完成,而生成证明的硬件成本也远低于矿机。

Ben-Sasson透露,比特币早期开发者Greg Maxwell、Mike Hearn以及核心开发者Luke Dashjr和Blockstream创始人Adam Back均对ZK-STARK持积极态度。他表示:“他们看好各类依托ZK-STARK构建的方案……只要条件合适,完全有机会落地比特币。”

以太坊研究员Justin Drake亦呼吁比特币采纳类似“精简以太坊”(Lean Ethereum)的ZK聚合技术,推动行业标准统一。不过,受制于比特币保守的治理文化,此类升级落地难度极高。

比特币抗量子升级路径之争:扩容区块还是采用ZK-STARK证明?

目前,社区内最具可行性的技术路径是重新启用中本聪早年移除的操作码OP_CAT。该操作码仅九行代码,一旦恢复,即可支持STARK证明验证、签名聚合及后量子功能。此外,还有更激进的提案如新增专用操作码OP_STARK_VERIFY,或通过BIP-360共同作者Ethan Heilman提出的BitZip方案,将多组签名聚合为单一STARK证明。

然而,Ivezic坦言:“难题不在密码学本身,而在治理。当前比特币脚本尚无法验证STARK证明,而引入完整验证器将大幅扩大共识层攻击面。就连OP_CAT都争论多年,原生支持STARK验证器恐怕要等到2030年代。”

与此同时,以太坊计划于2029年完成后量子升级,Solana也在测试后量子签名。相比之下,StarkNet凭借账户抽象与智能钱包设计,可在不强制用户迁移资产的前提下完成底层密码学升级。Ben-Sasson评价称:“Solana与以太坊的后量子之路将会异常艰难,而StarkNet拥有天然优势。”

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