Blockchain hậu lượng tử đề xuất ghi chỉ 96 byte on-chain cho mỗi giao dịch

Một thiết kế blockchain hậu lượng tử vừa được đề xuất, giới hạn dữ liệu on-chain của giao dịch một đầu vào ở 3 giá trị băm, tương đương 96 byte. Gánh nặng chứng minh giao dịch không còn dồn lên toàn mạng lưới mà chuyển sang ví của các bên tham gia giao dịch.

Nghiên cứu được công bố ngày 25 tháng 9. Dragos I. Ilie cùng nhóm nghiên cứu của Imperial College London (Đại học Imperial College London) giới thiệu cấu trúc 'Compact Shielded CSV' trong bài báo 'Compact Shielded CSV: Post-Quantum, Private, Lightweight Client-Side Validation Blockchain'. Theo thiết kế này, chữ ký và các bằng chứng mật mã dung lượng lớn được trao đổi ngoài chuỗi. Trên chuỗi chỉ còn lại nullifier, digrifier và giá trị băm cam kết giao dịch (transaction commitment).

Bitcoin.com News giải thích trong bài giới thiệu cuộc phỏng vấn đăng ngày 20 rằng khi chuyển sang mật mã hậu lượng tử, kích thước chữ ký và bằng chứng không tiết lộ tri thức (zero-knowledge) tăng lên. Hệ quả là mạng dễ tắc nghẽn, phí cao và dữ liệu trạng thái phình to. Compact Shielded CSV được thiết kế để giải quyết vấn đề này.

Vai trò của ba giá trị này khác nhau. Nullifier dùng để theo dõi việc chi tiêu trùng lặp cùng một đồng coin, còn transaction commitment đại diện cho nội dung giao dịch. Digrifier là giá trị băm gắn với khóa bí mật của chủ sở hữu và giao dịch. Nhóm nghiên cứu cho biết họ thiết kế giá trị này để phân biệt giao dịch chi tiêu hợp lệ với giao dịch xung đột nhằm cản trở người khác. Với một đầu vào, bản ghi gồm 3 giá trị băm 32 byte, tức 96 byte. Nếu có N đầu vào, bản ghi on-chain gồm 2N+1 giá trị băm.

Trong cấu trúc này, ví tự kiểm tra bằng chứng off-chain của số coin mình nắm giữ cùng dữ liệu trên chuỗi. Các nút đầy đủ không lưu toàn bộ bằng chứng giao dịch. Bài báo mô tả đây không phải bản nâng cấp đặt lên blockchain hiện có, mà là một blockchain xác thực phía máy khách (CSV) với quy tắc đồng thuận riêng.

Trong cuộc phỏng vấn, Ilie nói rằng ngay cả điện thoại cũng có thể xác minh bằng chứng zero-knowledge STARK trong vòng 100 mili giây. Ông cũng kỳ vọng tốc độ tạo bằng chứng sẽ nhanh hơn khi các mạch được cải tiến. Tuy nhiên, bài báo không đưa ra kết quả đo trên thiết bị di động thực tế, cũng không có benchmark về phí hay thông lượng so với các chuỗi hiện có. Nhận định 'phí sẽ giảm' chỉ là dự báo của nhóm nghiên cứu, chưa phải thành quả đã được kiểm chứng trên một mạng lưới thực tế.

Chi phí cũng không biến mất hoàn toàn. Bài báo chỉ ra rằng các nút phải liên tục duy trì chỉ mục trỏ tới các bản ghi nullifier trong quá khứ. Chỉ mục này tăng tuyến tính theo lịch sử chi tiêu và không thể cắt tỉa. Việc chuyển bằng chứng off-chain cho đối tác giao dịch cũng vẫn là vấn đề tồn tại. Nhóm nghiên cứu thừa nhận chưa có giải pháp thỏa đáng cho bài toán 'bằng chứng chuyển giao', tức tình huống người nhận có thể khai rằng mình chưa nhận được bằng chứng.

Bài báo cho biết nhóm đã chứng minh các tính chất như chống chi tiêu kép và khả năng chi tiêu của coin trong mô hình được hình thức hóa bằng Lean 4. Mô hình này không bao gồm việc triển khai bằng chứng zero-knowledge, tính riêng tư và tính cô đọng của bằng chứng, đồng thời giả định không có va chạm băm. Thời điểm giao dịch thực sự được đưa vào ở tầng đồng thuận cũng nằm ngoài phạm vi mô hình. Chứng minh hình thức chỉ cho thấy tính chất của mô hình đã nêu, chứ không bảo đảm độ an toàn của một bản triển khai hoàn chỉnh hay mức phí thực tế.

Con số 96 byte chỉ là bản ghi giá trị băm on-chain của giao dịch một đầu vào. Bài báo chưa trình bày tổng chi phí khi tính cả việc chuyển bằng chứng off-chain, chỉ mục tích lũy của các nút, khôi phục ví và vận hành đồng thuận thực tế.