量子计算不再是一个遥远的理论概念；它正在迅速成为现实。随着这项技术的进步，它对作为区块链技术基础的现有加密系统构成了重大威胁。
区块链中量子证明安全性的重要性怎么强调都不为过。量子计算威胁着支持安全通信的 RSA 和 ECC 等经典算法。实施抗量子算法可确保区块链的数据完整性和安全性，以防范量子攻击并保持该技术的不变性、安全性和可靠性。
以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 曾直言区块链技术量子计算带来的潜在威胁。此外，Post-Quantum 首席执行官 Andersen Chen 表示：“三年内，量子计算机有七分之一的机会破解最常用的计算机加密系统；到 2031 年，这一数字将高达 50%。”
在本文中，我们将深入探讨量子证明安全性在区块链领域的重要性，并讨论 Quranium 对抗量子分布式账本技术 (DLT) 的开创性方法的案例研究。
量子计算对区块链的威胁
区块链面临的量子威胁增强了量子证明安全性的必要性
量子计算机就像超级强大的计算机，可以解决普通计算机无法解决的复杂问题。这种能力来自量子比特（或量子位），它可以同时执行许多计算。令人担忧的是，这些计算机有一天可能会破解许多保护我们数据安全的加密方法。
例如，椭圆曲线数字签名算法 (ECDSA) 是目前区块链实现的最广泛使用的加密算法。它对量子攻击存在严重弱点，因为它被设计用于前量子计算机，而这些计算机可能被从市场操纵者到反加密国家等敌对行为者利用。
阅读 DroomDroom 的这篇详尽文章，了解量子计算对比特币安全的潜在威胁以及缓解这些威胁的解决方案。
量子计算机利用叠加和纠缠等量子力学原理来解决复杂问题，速度比传统计算机快得多。毫无疑问，它对保护区块链交易的加密系统构成了威胁。想知道它是如何做到的吗？
对公钥密码术的影响
像 Shor 算法这样的量子算法可以破解广泛使用的公钥加密方法，从而导致潜在的未经授权的访问和交易伪造——清楚地表明了量子证明安全性的必要性。
对对称密钥加密的影响
虽然对称密钥加密具有更强的抵抗力，但像 Grover 这样的算法会降低这些密钥的安全性，并且需要更长的密钥来维护安全性。
此外，了解量子计算机对网络协议构成的风险也很重要——风险可分为两个主要领域——泄露的加密算法和破坏的数字签名。
首先，量子计算机有能力破坏这些协议中不可或缺的加密算法，从而真正危及数据的机密性和完整性。依赖数学问题复杂性的加密方法很容易受到 Shor 算法等量子算法的攻击。
其次，量子计算机可以破坏数字签名所提供的真实性和不可否认性——这对于验证数字文档和交易的来源和完整性至关重要。
随着时间的推移，比特币将变得脆弱
此外，量子计算还威胁到加密挖掘加密，可能会导致盗窃。请阅读本文了解更多信息。
为了解决这些漏洞，研究人员一直在探索能够抵抗此类攻击的后量子加密 (PQC) 解决方案。
抗量子密码学的发展
目前，人们正在大力开发抗量子密码算法。美国国家标准与技术研究院 (NIST) 已选定多种算法作为后量子密码标准。
NIST 的后量子密码标准化
NIST 选择了四种算法作为后量子密码标准的基础，即；
水晶-Kyber
晶体-双锂
狮身人面像+
鹘
但请注意，过渡到抗量子密码学涉及技术、后勤和教育挑战。在量子计算带来的日益严峻的挑战中，Quranium 作为一个富有远见的平台脱颖而出，为区块链领域的量子证明安全树立了新标准。让我们探索 Quranium 独特的抗量子密码学方法及其创新架构。
Quranium 的量子证明安全功能：案例研究
Quranium 是一个创新的区块链平台，旨在解决 DLT 中的当前和未来的挑战，特别是致力于减轻量子计算对传统加密方法带来的风险。
让我们来谈谈 Quranium 究竟如何应对这些挑战——
抗量子核心：SPHINCS+ 和 WOTS+
Quranium 集成了 NIST 认可的基于哈希的后量子签名方案——SPHINCS+ 算法。
SPHINCS+ 为 PQC 实现了无状态、基于哈希的签名。这种设计避免了 Shor 算法对基于格和基于代码的方案进行众所周知的密码分析，从而确保了量子时代的长期安全性。此外，其无状态特性消除了密钥管理开销并减少了人为错误。该方案通过根据所需的安全性和速度权衡调整签名大小来提供灵活性。
Quranium 使用 WOTS+ 进一步保护其平台。顾名思义，它设计为每对密钥只能使用一次，因此每个签名密钥只能用于签署一份文档或交易。
但是这为什么很重要呢？因为这大大增加了潜在的攻击媒介的复杂性，并增强了平台抵御复杂网络攻击的能力。
混合双层架构
Quranium 通过混合架构解决了“区块链三难困境”——同时实现可扩展性、安全性和去中心化的挑战。因此，通过将传统区块链与 BlockDAG 系统相结合，Quranium 提供了一个更具可扩展性和效率的平台，具有高水平的安全性并确保了量子证明的安全性。
核心层（安全工作量证明）
Quranium 架构的核心层为整个网络提供了坚实的基础，因其极高的安全性和抗攻击性而闻名，因为它确保了账本的不变性和完整性。
Crust 层 (通过 BlockDAG 实现速度和可扩展性)
如果说区块链是一条直线，那么 BlockDAG 就像一张网。每个区块都可以连接到多个区块，而不仅仅是一个区块——最终可以并行处理更多交易，从而加快验证过程。它在像 PoR 这样的系统中特别有用，因为许多参与者可能会同时添加信息。
尊重合作与公平的证明（PoR）
Quranium 采用一种独特的共识机制，称为“尊重证明”，该机制优先考虑贡献的质量和有用性，而不是原始计算能力。显然，它促进了一种协作和公平的网络环境，诚实的参与会得到奖励。
通过将 PoR 集成到 BlockDAG 结构中，Quranium 实现了两个重要目标。
首先，它优先考虑网络安全，通过阻止恶意活动来确保网络安全，因为恶意活动不会产生任何回报。
其次，它使验证和区块创建过程民主化，从而使网络更加包容。
“真相点”机制确保一致性
Quranium 的架构每半小时定期在外壳层内创建一个“真实点”块，作为所有先前块的参考点，以便后续块锚定到该点而不是整个区块链。
物联网集成
Quranium 旨在将物联网 (IoT) 设备安全地集成到其网络中，并且通过使用抗量子 DLT，Quranium 可以为这些设备提供安全的环境。
为什么 Quranium 是区块链中量子证明安全的答案？
面对量子计算的潜在威胁，Quranium 为区块链安全提供了一个令人信服的解决方案。也许，它的核心防御在于 SPHINCS+ 和 WOTS+ 的 PQC 功能。超越量子抗性——
Quranium 的架构降低了远程攻击 (LRA) 的风险，并通过使支持多个区块链历史记录在计算上昂贵且无利可图来降低“无利害关系”问题的可行性。
虽然基于声誉和贡献的 PoR 模型激励验证者诚实行事并将他们获得奖励的能力与他们的行为联系起来，但 Quranium 采用了创新的反贿赂机制，其中用户将 Quranium 币用于智能合约参与，网络会自动增加权益池，这使攻击者积累控制权的成本高昂得令人望而却步。
此外，Quranium 还支持高速微交易和安全的机器对机器交互。
最后，由于从一开始就考虑到了量子防护安全性，Quranium 能够更好地适应未来的技术进步和安全威胁。
量子计算既带来了前所未有的机遇，也带来了巨大的挑战。随着量子计算大步迈向“Q 日”，量子证明加密解决方案的必要性变得不可商榷。采用抗量子算法不仅仅是一种防御措施，而且是一种确保数字基础设施安全性和完整性的前瞻性战略。
Quranium 联合创始人兼首席执行官 Kapil Dhiman
结论
量子计算机即将到来，任何有兴趣充分保护其数据的人现在都必须开始展望未来。
量子计算的幽灵给区块链世界蒙上了一层阴影。当前的加密方法是区块链安全的基石，但很容易被这些强大的机器破坏，威胁到区块链所承诺的信任和不变性的基础。
正是在这里，Quranium 成为了希望的灯塔，采取多管齐下的方法来对抗量子威胁。随着区块链技术进入未知领域，Quranium 对量子安全性和创新架构的承诺使其处于保护区块链前沿的最前沿。
