LayerZeroの研究は、ブロックチェーンにおける大きな量子問題に取り組む。

ブロックチェーンは、数千ものバリデーター署名を1つの証明にまとめることで検証を行うが、現在の方法は将来の量子コンピュータによって破られる可能性がある。量子耐性のある署名は存在するものの、それらを迅速にまとめることは困難だった。@LayerZero_Coreによる新たな研究は、このギャップを埋めることを目指している。

Aerieと呼ばれるこのシステムは、@a16zcrypto、カーネギーメロン大学、インペリアル・カレッジ・ロンドンと共同で開発されました。LayerZero Labsによると、GPUアクセラレーションを使用せずにApple製ノートパソコン上で32,768個の量子耐性Falcon署名を0.65秒で集約できるとのことです。今のところベンチマークテストのみが実施されており、実際のブロックチェーンでは使用されていません。

署名集約が重要な理由

プルーフ・オブ・ステーク（PoS）ネットワークは、バリデーターがチェーンの状態を確認するメッセージに署名することに依存しており、他の参加者はその署名を検証する必要がある。 同論文によると、イーサリアムは現在、BLS署名を用いて約32,000のバリデーター投票を小さな署名にまとめている。BLSは量子攻撃に耐えられない一方、米国の標準化当局が選定したポスト量子攻撃対応の代替手段には、同様の集約機能が組み込まれていない。

より大規模な移住は既に始まっている。 米国国立標準技術研究所（NIST）は2024年8月に初のポスト量子暗号規格を策定し、規制当局は2030年から2035年への移行期間を指摘している。 同時に、 現在、一般に公開されている暗号学的に有用な量子コンピュータは存在しない。

ベンチマークが示すもの

このテストは、Apple M4 Maxチップを搭載したMacBook Pro上で、16個のCPUコアを使用し、GPUアクセラレーションなしで実行され、最大メモリ使用量は約2.1 GiBでした。 LayerZeroによると、Aerieは以前のOrthusソリューションと比較して、証明生成速度を約1.5倍、検証速度を38倍向上させ、証明サイズを約1.7倍削減するとのことです。 Aerieは、NISTによって標準化されたML-DSA署名の集約もサポートしており、詳細な性能数値は後日公開される予定です。

トレードオフは存在する。 Aerieは証明生成速度においてイーサリアムのleanVMを上回るが、leanVMの方が検証速度が速いため、証明のサイズと検証速度の間にはトレードオフが存在することがわかる。 格子ベースのシステムにも独自の実装上の課題があり、 イーサリアムはAerieの採用をまだ決定しておらず、Aerieが提案する量子耐性アーキテクチャはまだ開発段階にある。

現時点では、Aerieは実用化されたアップグレードではなく、研究成果の段階にある。その実用性は、独立したレビュー、実環境でのテスト、そしてネットワーク事業者がポスト量子時代を見据えた計画の中でAerieを採用するかどうかにかかっている。

ソース

crypto.news: LayerZeroが0.65秒の量子耐性署名ベンチマークを備えたAerieを発表
暗号通貨ニュース速報：a16zがイーサリアムの量子耐性署名集約を改善するAerieを発表
ブロックチェーン評議会：NIST基準後の暗号通貨におけるポスト量子セキュリティ