Meningkatkan Blockchain dengan Kriptografi Pasca-Kuantum
Meningkatkan blockchain dengan kriptografi pasca-kuantum sering kali menyebabkan kemacetan jaringan yang parah, biaya gas yang tinggi, dan pembengkakan status akibat ukuran tanda tangan dan bukti nol-pengetahuan yang besar. Compact Shielded Client-Side Validation (CSV) menawarkan solusi untuk masalah ini dengan menghapus tanda tangan dari blockchain dan memindahkan penyimpanan data serta verifikasi ke perangkat pengguna akhir.
Ancaman Komputasi Kuantum
Selama bertahun-tahun, komunitas kriptografi telah memperingatkan tentang potensi tabrakan antara komputasi kuantum dan teknologi blockchain. Matematika di balik ancaman ini cukup sederhana: algoritma kunci publik seperti ECDSA, yang mengamankan segala sesuatu mulai dari transaksi Bitcoin hingga kontrak pintar, tidak akan lagi memberikan keamanan yang memadai setelah perangkat keras kuantum matang. Namun, solusi yang diusulkan sering kali tampak hampir sama berbahayanya dengan masalah itu sendiri.
Skema kriptografi pasca-kuantum secara rutin menghasilkan tanda tangan yang membengkak dan bukti nol-pengetahuan (ZK) yang besar—ledakan data yang dapat menyumbat jaringan peer-to-peer, membebani penambang, dan meningkatkan biaya transaksi.
Paradigma Arsitektur Baru
Namun, paradigma arsitektur baru menjanjikan untuk memecahkan trade-off antara keamanan kuantum dan skalabilitas jaringan. Dipelopori oleh peneliti kriptografi Dragos Ilie bersama tim dari Imperial College London, Compact Shielded Client-Side Validation (CSV) menunjukkan bahwa transisi ke kriptografi pasca-kuantum tidak harus diiringi dengan biaya gas yang sangat tinggi atau kinerja jaringan yang lambat.
Faktanya, dengan membayangkan kembali cara kepemilikan dibuktikan dan memindahkan pekerjaan verifikasi langsung ke perangkat pengguna, protokol ini mencapai jejak on-chain yang jauh lebih ringan dibandingkan dengan blockchain warisan saat ini.
Inovasi dalam Penyimpanan dan Verifikasi
Di inti masalah skalabilitas kuantum terletak pada pilihan desain tradisional: menyimpan tanda tangan digital yang berat di buku besar publik untuk diperiksa oleh setiap node penuh. Compact Shielded CSV sepenuhnya meninggalkan tanda tangan on-chain, menggantinya dengan konstruksi kriptografi baru yang disebut degriefer.
Dalam praktiknya, transaksi dengan satu input yang dicatat di blockchain terdiri dari tiga hash 32-byte yang ringkas dengan total hanya 96 byte: sebuah nullifier untuk mencegah pengeluaran ganda, komitmen transaksi, dan degriefer itu sendiri. “Degriefer hanyalah hash dari nullifier koin, kunci rahasia pemilik, dan transaksi yang menghabiskan koin,” jelas Ilie.
“Dengan menambahkan hash kecil ini di on-chain, pengirim sekarang dapat membangun bukti nol-pengetahuan off-chain terhadapnya.”
Karena membangun bukti ZK yang menyertainya memerlukan kunci rahasia pemilik sebagai input pribadi, relayer dan front-runner yang jahat terjebak secara matematis. “Seorang penyerang dapat melakukan frontrun pada transaksi, tetapi dia tidak dapat membangun bukti ZK yang valid, jadi dia pasti tidak dapat mengambil keuntungan dari ini,” catat Ilie.
Pengalaman Pengguna dan Efisiensi
Oleh karena itu, alih-alih memaksa setiap node di seluruh dunia untuk mengunduh, mengeksekusi, dan mengarsipkan setiap bagian dari riwayat transaksi selamanya, Compact Shielded CSV mengalihkan tanggung jawab penyimpanan dan verifikasi data bukti kepada pengguna spesifik yang terlibat dalam transaksi. Dari perspektif pengguna akhir, mengoperasikan dompet di Compact Shielded CSV terasa mirip dengan menggunakan klien Bitcoin SPV yang ringan.
“Ini hanya perlu terhubung ke setidaknya satu node yang jujur,” kata Ilie.
Untuk mengonfirmasi pembayaran yang masuk, dompet memeriksa parameter publik bukti terhadap data on-chain dan memvalidasi bukti ZK secara lokal. “Misalnya, untuk bukti ZK STARK, bahkan di ponsel, [verifikasi] memerlukan waktu kurang dari 100 milidetik,” tambahnya.
Yang penting, karena arsitektur ini bergantung pada bukti rekursif ukuran konstan, kedalaman transaksi historis tidak pernah menghukum pengguna tepi. Menanggapi kekhawatiran tentang penyimpanan bukti pasca-kuantum off-chain, Ilie mengamati: “Bukti memang lebih besar dari tanda tangan dan lebih lambat untuk dihasilkan dan diverifikasi, tetapi itu hanya menjadi beban ketika seluruh jaringan harus menyimpan dan memvalidasinya.”
Karena ini adalah protokol validasi sisi klien, setiap pengguna hanya menyimpan, memverifikasi, dan membuktikan hanya koin yang mereka pedulikan secara pribadi, yang sangat dapat dikelola.
Kesimpulan
Untuk memberikan perspektif tentang jejak penyimpanan, Ilie mengatakan bahwa “sebuah foto di ponsel Anda adalah 20–40 kali lebih besar dari satu bukti,” menambahkan bahwa mengirim pembayaran memerlukan “lebih sedikit bandwidth dan penyimpanan daripada mengirim gambar.” Seiring dengan pertumbuhan riwayat transaksi, perangkat tepi tradisional sering kali menderita pembengkakan status. Namun, di bawah Compact Shielded CSV, klien ringan tidak menyimpan riwayat transaksi apa pun di luar bukti ukuran konstan untuk koin yang belum dibelanjakan.
“Untuk hal lain, seperti memeriksa apakah nullifier memiliki pengeluaran yang bertentangan, itu cukup meminta node penuh atau arsip,” kata Ilie, menambahkan bahwa “pertumbuhan sejarah tidak mempengaruhi ukuran bukti atau waktu verifikasi sama sekali.”
Bertentangan dengan keyakinan umum bahwa ketahanan kuantum menyebabkan kemacetan jaringan yang tinggi dan biaya yang mahal, Ilie berpendapat bahwa Compact Shielded CSV jauh lebih efisien daripada jaringan non-kuantum saat ini: “Secara mengejutkan, skema kami jauh lebih ringan dan lebih cepat daripada bahkan rantai tradisional, bukan lebih berat. Kami akan memiliki biaya transaksi yang jauh lebih rendah dan jauh lebih sedikit kemacetan jaringan, tidak hanya saat sepenuhnya pasca-kuantum, tetapi juga dibandingkan dengan status quo.”
