イーサリアムの研究者がSPHINCS- 後量子署名方式を提案

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12月12日にEthereum Researchで公開された記事の中で、Ethereumの研究者たちは、現在のEthereum仮想マシン向けに最適化されたステートレスなポスト量子署名検証方式であるSPHINCS-を提案した。提案は、Vitalik Buterinおよびその他の貢献者への謝辞を添えてnicocsgyによって執筆されており、標準のSHAKE256ハッシュ関数をEVMネイティブのKECCAK256に置き換える設計を導入することで、プロトコル変更や新たなプレコンパイルを必要とせずにSolidityでの実装を可能にする。現在のブロックチェーン・ウォレットの暗号学的前提に、十分に強力な量子コンピュータが将来的に及ぼし得る脅威に対処し、既存のEVMインフラを用いた量子耐性型ウォレット検証の研究段階のアプローチを提供している。

SPHINCS- がEVM互換性のためにSHAKE256をKECCAK256に置き換える

この提案では、EthereumにネイティブなKECCAK256を用いて、SHAKE256のような標準のSLH-DSAハッシュ関数を置き換える。こうした設計により、新しいEVMプレコンパイルやEVM基盤層に対するプロトコルレベルの変更を必要とせずに、検証ロジックをSolidityで実装できるという。記事では、SPHINCS-(「SPHINCS minus」と発音される)が、今日存在するEVMの中で動かすという実務上の制約を前提に設計されているとしている。

C13バリアは3,704バイトの署名で127,000ガス程度で検証

SPHINCS-のC13バリアは、3,704バイトの署名で約127,000ガスで検証できると説明されている。記事では、標準のSLH-DSA-SHA2-128-24と比較しており、同方式は3,856バイトの署名で142,000ガスかかり、署名には約1.07 billion回のハッシュ呼び出しが必要だとされる。この提案は、これらの指標を技術的なパフォーマンス分析の一部として報告している。

ウォレット用途でのために署名予算を縮小することを狙う提案

SPHINCS-は、鍵あたりの標準である2^64署名を目標とするのではなく、鍵あたりの署名予算を2^14から2^20の範囲にまで縮小する。記事では、マージ以降のイーサリアム取引の年間の平均的な99.9パーセンタイルが、アドレスごとに約431であるとしており、幅広い汎用基準よりもウォレット固有のパラメータのほうが効率的にできる可能性を示唆している。この提案は、通常のイーサリアム・アドレスには天文学的な数の署名は不要だと論じている。

C11およびC12バリアのために挙げられたハードウェアウォレット署名時間

記事では、C11およびC12バリアはハードウェアウォレットと互換性があるとし、ST33K1M5のセキュアエレメントでそれぞれ390秒および47.5秒の署名時間が記載されている。これらの数値は、本提案内の実務的なウォレット制約に関する議論の一部として示されている。

標準外の設計として記される研究段階の作業

この提案では、SPHINCS-は標準外であり、Keccakを用い、署名予算が限られているためFIPS 205 parametersのパラメータを厳密には満たしていないとしている。記事では、完成したイーサリアムの口座(アカウント)標準というより、研究として扱うべきだと述べている。この提案は、イーサリアムの拡大するポスト量子セキュリティに関する対話に加わるものとして説明されている。

よくある質問(FAQ)

6月12日にイーサリアムの研究者は何を提案したの?

Ethereumの研究者たちは、6月12日にEthereum Researchで公開された記事の中で、現在のEthereum仮想マシン(Ethereum Virtual Machine)向けに最適化されたステートレスなポスト量子署名検証方式であるSPHINCS-を提案した。この提案は、Vitalik Buterinおよびその他の貢献者への謝辞とともにnicocsgyによって執筆された。

SPHINCS-はどのようにEVMの互換性を達成しているの?

SPHINCS-は、SHAKE256のような標準のSLH-DSAハッシュ関数を、EVMネイティブのKECCAK256(EVM-native KECCAK256)に置き換える。この設計により、新しいEVMプレコンパイルやEVM基盤層に対するプロトコルレベルの変更を必要とせずに、検証ロジックをSolidityで実装できるようになる。

C13バリアで報告されているパフォーマンス指標は?

SPHINCS-のC13バリアは、3,704バイトの署名で約127,000ガスで検証できると説明されている。記事では、標準のSLH-DSA-SHA2-128-24と比較しており、同方式は3,856バイトの署名で142,000ガスかかる。

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