升级区块链与后量子密码学的挑战
升级区块链以采用后量子密码学通常会导致严重的网络拥堵、高昂的交易费用，以及由于庞大的签名和零知识证明造成的状态膨胀。紧凑型保护客户端验证（CSV）通过将数据存储和验证转移到最终用户设备上，解决了这一问题，消除了区块链上的签名。
量子计算的威胁
多年来，密码学界一直警告量子计算与区块链技术之间即将发生的碰撞。威胁背后的数学原理很简单：像ECDSA这样的公钥算法，保护着从比特币交易到智能合约的一切，一旦量子硬件成熟，将不再提供足够的安全性。
后量子密码学的解决方案
然而，提出的解决方案往往看起来几乎和疾病一样危险。后量子密码学方案通常会产生庞大的签名和巨大的零知识（ZK）证明——这种数据爆炸威胁着堵塞点对点网络，压垮矿工，并推高交易费用。
紧凑型保护CSV的创新
一种新的架构范式承诺打破量子安全与网络可扩展性之间的零和博弈。由密码学研究员Dragos Ilie与伦敦帝国学院的团队共同开创的紧凑型保护客户端验证（CSV）证明，过渡到后量子密码学并不需要接受高昂的交易费用或缓慢的网络性能。
实际上，通过重新构想所有权的证明方式，并将验证工作直接转移到用户设备上，该协议实现了比今天的传统区块链更轻的链上足迹。量子可扩展性问题的核心在于一个传统设计选择：在公共账本上为每个完整节点存储庞大的数字签名。
解耦器的作用
紧凑型保护CSV完全放弃了链上签名，取而代之的是一种新颖的密码学构造，称为“解耦器”。在实践中，记录在区块链上的单输入交易由三个简洁的32字节哈希组成，总共仅96字节：一个防止双重支付的无效器、一个交易承诺和解耦器本身。
“解耦器只是对硬币的无效器、所有者的私钥和消费该硬币的交易进行哈希，”Ilie解释道。”通过在链上添加这个小哈希，发送者现在可以针对它构造一个链下的零知识证明。”
由于构造附带的ZK证明需要所有者的私钥作为私有输入，恶意中继者和前置攻击者在数学上被阻断。”攻击者可以抢先交易，但他无法构造有效的ZK证明，因此他肯定无法从中获利，”Ilie指出。
用户体验与效率
此外，如果攻击者广播一个冲突交易以阻止支出，合法所有者可以轻松揭露这一企图。”用户可以通过展示他的实际私钥与无效器和攻击者的交易哈希不产生攻击者发布的解耦器，来零知识证明抢先交易是无效的干扰尝试，”Ilie强调。
因此，紧凑型保护CSV并不强迫全球每个节点下载、执行和存档每一笔交易历史，而是将存储和验证证明数据的责任转移给参与交易的特定用户。从最终用户的角度来看，在紧凑型保护CSV上操作钱包的感觉类似于使用轻量级比特币SPV客户端。
“它只需要连接到至少一个诚实节点，”Ilie说。
为了确认一笔即将到来的付款，钱包检查证明的公共参数与链上数据，并在本地验证ZK证明。”例如，对于STARK ZK证明，即使在手机上，验证也只需不到100毫秒，”他补充道。
存储与带宽的优势
生成一笔即将发出的付款证明需要稍微多一些计算，但Ilie预计随着证明电路的成熟，这一过程将加快。至关重要的是，由于该架构依赖于恒定大小的递归证明，历史交易深度从未对边缘用户造成惩罚。
针对存储后量子证明的担忧，Ilie观察到：”证明确实比签名大，生成和验证速度较慢，但这仅在整个网络必须存储和验证它们时才是负担。由于这是一个客户端验证协议，每个用户只存储、验证和证明他们个人关心的硬币，这非常可管理。”
为了将存储足迹放入视角，Ilie表示：”手机上的一张照片比一个证明大20到40倍，”并补充说，发送付款所需的”带宽和存储比发送一张图片要少。”随着交易历史的增长，传统边缘设备通常会遭受状态膨胀。
结论与未来展望
然而，在紧凑型保护CSV下，轻客户端除了为他们自己未花费的硬币存储恒定大小的证明外，不存储任何交易历史。”对于其他任何事情，例如检查无效器是否有冲突支出，它只需查询完整节点或档案节点，”Ilie指出，并补充说，”历史增长不会影响证明的大小或验证时间。”
与普遍认为的量子抗性导致高网络拥堵和昂贵费用的观点相反，Ilie认为紧凑型保护CSV比今天的非量子网络显著更高效：”相当令人惊讶的是，我们的方案比传统链更轻、更快，而不是更重。我们将拥有更低的交易费用和更少的网络拥堵，不仅在完全后量子情况下，而且与现状相比。”
Jim Cramer表示，他计划出售所有比特币，因为他认为量子计算可能会破坏这种加密货币的安全性。
