Quantova schlägt Postquantensignaturprüfungen für Cardano Smart Contracts vor

Quantova hat vorgeschlagen, Plutus, der Smart Contract Plattform von Cardano, zwei Verifikationsfunktionen für Postquantensignaturen hinzuzufügen.

Der am 15. Oktober eingereichte Vorschlag erhielt im Rahmen des Cardano Improvement Proposal Prüfprozesses die Kandidatenbezeichnung CIP-0206. Er ist weiterhin zur technischen Prüfung offen, und die Funktionen wurden im Netzwerk noch nicht eingeführt.

Zwei Signaturstandards für Plutus

CIP-0206 schlägt Verifikationsfunktionen für ML-DSA und SLH-DSA vor, zwei Algorithmen, die vom U.S. National Institute of Standards and Technology als FIPS 204 und FIPS 205 standardisiert wurden.

Die Algorithmen basieren auf unterschiedlichen kryptografischen Ansätzen. ML-DSA beruht auf mathematischen Problemen mit Gittern, während SLH-DSA Hashfunktionen verwendet. Quantova schlägt vor, beide zu unterstützen, damit Plutus Verträge Signaturen verifizieren können, die mit einer der beiden Methoden erzeugt wurden.

Jede vorgeschlagene Funktion würde einen öffentlichen Schlüssel, eine Nachricht und eine Signatur entgegennehmen. Ein Smart Contract könnte das Ergebnis verwenden, um vor der Ausführung einer Aktion festzustellen, ob eine erforderliche Signatur gültig ist.

Quantova nennt Multisignature Treasuries und Blockchain Bridges als mögliche Anwendungsfälle. Der Vorschlag betrifft die Verifikation innerhalb von Smart Contracts, er ändert nicht selbst die Schlüssel oder Signaturen, die Cardano Nutzer derzeit zur Autorisierung von Wallet Transaktionen verwenden.

Signaturgröße und Leistungstests

Ein Aspekt ist der Transaktionsplatz, den die vorgeschlagenen Signaturen benötigen würden. Laut dem Vorschlag belegt eine ML-DSA-65 Signatur 3,309 Bytes, mit einem öffentlichen Schlüssel von ungefähr 1,952 Bytes. Für die SLH-DSA-SHA2-128s Variante belegt die Signatur 7,856 Bytes und der öffentliche Schlüssel 32 Bytes.

Beide Signaturen liegen innerhalb der im Vorschlag diskutierten Transaktionsgrößenbeschränkung, könnten jedoch einen erheblichen Anteil des verfügbaren Platzes beanspruchen. Jede Erhöhung dieses Limits wäre eine separate Änderung an den Konsensregeln von Cardano.

Teilnehmende an der Diskussion zum Vorschlag haben außerdem Benchmarks zur Signaturverifikation geteilt. Quantova berichtete von ungefähr 64 Mikrosekunden für die ML-DSA-65 Verifikation und zwischen 130 und 330 Mikrosekunden für SLH-DSA Varianten. Eine weitere Person veröffentlichte separate Messungen für bestehende kryptografische Funktionen von Cardano, darunter Ed25519.

Die Werte wurden mit unterschiedlichen Maschinen und Bibliotheken ermittelt. Weitere Tests in der Plutus Umgebung wären nötig, um das Kostenmodell für die vorgeschlagenen Funktionen festzulegen.

Quantova stellte außerdem Referenzcode und Testfälle für den Verifikationsprozess bereit. In einem Update vom 17. Oktober meldete das Unternehmen eine Sammlung von 31 Test Vektoren, die unter anderem gültige Signaturen, veränderte Nachrichten und nicht zueinander passende Schlüssel abdecken.

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Überprüfung und ein separater Wallet Vorschlag

CIP-0206 beantwortet eine in CPS-0027 aufgeworfene Frage dazu, welche Postquantensignaturschemata als Plutus Built Ins eingeführt werden sollten. CIP Redakteure haben Kryptographiespezialisten und Plutus Mitwirkende eingeladen, den Vorschlag und seine Leistungsanforderungen zu prüfen.

Das Hinzufügen der Funktionen und ihres Kostenmodells würde einen Hard Fork erfordern, da sie den Plutus Evaluator betreffen, der für den Netzwerkkonsens relevant ist. Der Vorschlag weist die Implementierungsarbeit den Maintainers von Cardano ledger und Plutus zu. Ein Aktivierungsdatum wurde nicht angekündigt.

Ein separater Kandidat, CIP-0197, behandelt Postquanten Schutz für HD Wallets. Während sich CIP-0206 auf die Signaturverifikation in Smart Contracts konzentriert, untersucht CIP-0197 einen Ansatz, der bestehende Wallet Schlüssel und Zero Knowledge Proofs einbezieht.

Das Technical Steering Committee von Intersect hat außerdem für den 4. November eine Diskussion zur Postquantenkryptografie mit Forschenden von Input Output angekündigt. Die Veranstaltung behandelt das breitere Thema und führt CIP-0206 nicht als konkreten Tagesordnungspunkt auf.