抗量化的代价：一种基于哈希的承诺-揭示方案以最小化区块链基础设施开销
密码学与安全
2026-05-11 v1
摘要
在 Bitcoin 和 Ethereum 等区块链系统中向后量子密码学的过渡通常被视为纯粹的密码学问题。在实践中，它也带来了重大的经济和基础设施挑战：在全局复制网络中，交易规模和验证成本的增加会在所有参与节点间被倍增。现有的后量子签名方案，包括基于格的构造（如 CRYSTALS-Dilithium）和无状态基于哈希的方案（如 SPHINCS+），引入了签名规模的显著增加。在区块链规模下，这些增加转化为更高的存储、带宽和验证要求，可能需要多代硬件改进才能成为操作常规。历史经验表明，即使是数据占用量的适度增加也可能引起争议，正如 Bitcoin 区块大小之争（2015--2017）所示。我们提出了一种基于哈希的承诺-揭示构造，它将单个带有签名的交易替换为两个轻量级交易，每个交易包含一个固定大小（32 字节）的哈希输出，该输出源自 SHA-256、BLAKE 或 Keccak 等成熟的原语。该方法在标准哈希假设下实现了后量子安全性，同时每次授权事件的有效交易占用量仅增加约 1.5 倍至 2 倍。这些结果表明，实用的后量子迁移可能受益于重新思考交易语义，而不是直接采用更大的签名方案，并且去中心化系统的可行设计必须考虑系统性的成本放大。
引用
@article{arxiv.2605.06853,
title = {The Cost of Quantum Resistance: A Hash-Based Commit-Reveal Alternative for Minimizing Blockchain Infrastructure Overhead},
author = {Keir Finlow-Bates and Markus Jakobsson and Hossein Siadati},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.06853},
year = {2026}
}
备注
20 pages, 2 tables, 2 figures