In che modo Nervos CKB raggiunge la resistenza quantistica nell'era dell'informatica quantistica

Informazioni su CKB e resistenza quantistica – Come Nervos Network si prepara per il futuro quantistico

Il rapido sviluppo dell'informatica quantistica sta iniziando a rappresentare una minaccia reale e urgente per gli attuali sistemi crittografici.

A differenza dei computer classici, che operano su bit binari e richiedono quantità astronomiche di tempo per risolvere enigmi crittografici, i computer quantistici utilizzano qubit che esistono in sovrapposizione.

Ciò consente loro di eseguire più calcoli contemporaneamente e potenzialmente di violare gli algoritmi crittografici ampiamente utilizzati, compresi quelli che proteggono le reti blockchain odierne, in una frazione del tempo.

Protocolli come ECDSA e RSA, che sono alla base della sicurezza di Bitcoin e di molte altre reti, sono particolarmente vulnerabili.

Con la crescita delle capacità quantistiche, i crittografi e gli sviluppatori blockchain stanno facendo a gara per implementare difese che proteggano le reti in un mondo post-quantistico.

A guidare questa carica è la rete Nervos, il cui livello fondamentale, CKB (Common Knowledge Base), è progettato non solo pensando alla flessibilità, ma con il supporto integrato per la crittografia quantistica resistente.

La minaccia dell'informatica quantistica risiede

nella sua capacità di minare i problemi matematici da cui dipende la crittografia classica.

Due importanti algoritmi quantistici evidenziano questo rischio: l'algoritmo di Shor e l'algoritmo di Grover.

L'algoritmo di Shor è in grado di fattorizzare in modo efficiente numeri interi di grandi dimensioni e risolvere logaritmi discreti, la spina dorsale matematica di RSA ed ECDSA.

Se un computer quantistico sufficientemente potente diventa disponibile, potrebbe estrarre le chiavi private da quelle pubbliche, rompendo il nucleo della crittografia a chiave pubblica.

Ciò significa che i fondi conservati su reti tradizionali basate su UTXO come Bitcoin, in cui le chiavi pubbliche vengono rivelate una volta spesi gli output, potrebbero essere esposti.

L'algoritmo di Grover, sebbene non così devastante, indebolisce l'efficacia degli algoritmi basati su hash come SHA-256 dimezzando la loro sicurezza effettiva.

Ciò presenta sfide per i meccanismi PoW (proof-of-work) e le strutture ad albero di Merkle, entrambi fondamentali per molte piattaforme blockchain.

Con le principali aziende tecnologiche come Google, Microsoft e NVIDIA che stanno facendo rapidi progressi nell'informatica quantistica – il processore "Willow" di Google ha raggiunto oltre 100 qubit – la finestra temporale per prepararsi si sta chiudendo rapidamente.

Crittografia post-quantistica: le fondamenta della difesa

Per stare al passo con le minacce quantistiche, i ricercatori hanno sviluppato algoritmi PQC (crittografia post-quantistica) progettati per resistere agli attacchi dei computer classici e quantistici.

Diverse famiglie di algoritmi PQC sono attualmente in fase di revisione e standardizzazione da parte del NIST.

La crittografia basata su reticolo, in particolare gli schemi CRYSTALS-Kyber (ML-KEM) e CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA), è emersa come la prima linea grazie alla sua forte sicurezza ed efficienza.

Questi due algoritmi sono stati formalmente approvati come FIPS 203 e 204 nell'agosto 2024.

Gli algoritmi basati su hash come XMSS e SPHINCS+ offrono solide garanzie teoriche, ma sono dotati di firme di dimensioni maggiori.

SPHINCS+, in particolare, ha guadagnato terreno grazie alla sua natura apolide e all'approvazione del NIST.

L'adozione è già in corso in tutti i settori.

Cloudflare, ad esempio, si è impegnata a implementare PQC nella sua infrastruttura globale entro la metà del 2025.

Nel marzo 2025, il NIST ha anche aggiunto l'HQC come un altro meccanismo di incapsulamento delle chiavi standardizzato (KEM), ampliando ulteriormente il toolkit per i sistemi resistenti ai quanti.

differenza di molte blockchain legacy che sono strettamente accoppiate a primitive crittografiche fisse, Nervos CKB è stato progettato con l'agilità crittografica al centro.

Piuttosto che affidarsi esclusivamente agli hard fork per adottare nuovi metodi crittografici, CKB utilizza un sistema di scripting flessibile costruito sul suo modello "a celle".

In CKB, tutti gli asset, inclusi token, smart contract e logica utente, sono memorizzati come celle, che sono programmabili e modulari.

Queste celle non sono codificate con un singolo standard crittografico.

Invece, possono essere aggiornati o estesi con nuovi schemi crittografici scrivendo script di blocco personalizzati, senza la necessità di modificare il protocollo di base.

Questo design ha già dato i suoi frutti: Nervos attualmente supporta SPHINCS+, un algoritmo di firma basato su hash stateless approvato dal NIST e considerato altamente sicuro contro gli attacchi quantistici.

Gli sviluppatori possono utilizzare lo script di blocco SPHINCS+ disponibile sulla piattaforma CKB per creare portafogli e contratti oggi resistenti ai quanti.

Questa caratteristica pone Nervos in vantaggio sulla curva. Mentre la maggior parte delle blockchain sta ancora discutendo della preparazione del PQC, Nervos l'ha già implementata.

A tal fine, su Nervos (Quantum Purse) è già disponibile un wallet open-source e di autocustodia che utilizza l'algoritmo SPHINCS+, che consente agli utenti di proteggere i propri asset con PQC.

L'ambiente di smart contract di Nervos, il CKB-VM, si basa sul set di istruzioni RISC-V, che consente un calcolo di basso livello e indipendente dalle criptovalute.

Gli sviluppatori non sono vincolati a un unico linguaggio o algoritmo.

Questa flessibilità significa che, man mano che emergono nuovi standard PQC, possono essere implementati direttamente negli smart contract o negli script di blocco senza attendere un fork del protocollo o una riprogettazione della VM.

Approcci ibridi e percorsi pratici di transizione

Nervos consente anche schemi crittografici ibridi, combinando algoritmi classici e resistenti ai quanti.

Ad esempio, gli sviluppatori possono costruire portafogli a doppia firma che richiedono sia una firma ECDSA che una firma SPHINCS+.

Questo approccio a più livelli offre la compatibilità con le versioni precedenti dell'infrastruttura attuale, aggiungendo al contempo la resistenza quantistica.

Questi sistemi ibridi offrono un percorso di transizione graduale, particolarmente prezioso nei prossimi anni con la maturazione dell'ecosistema PQC.

Sebbene l'obiettivo finale sia la sostituzione completa della crittografia legacy, gli schemi ibridi consentono alle reti di rimanere operative e sicure nel frattempo.

Sfide e considerazioni

La resistenza quantistica comporta dei compromessi.

Gli algoritmi post-quantistici, in particolare quelli basati su hash come SPHINCS+, in genere producono firme di dimensioni maggiori, a volte 10 volte o più, rispetto all'ECDSA.

Ciò influisce sullo spazio di archiviazione, sulla larghezza di banda e sulle dimensioni delle transazioni, che sono metriche critiche per le prestazioni della blockchain.

Anche i costi computazionali variano. Alcuni algoritmi richiedono un uso intensivo della CPU, il che potrebbe aumentare i tempi di convalida delle transazioni.

L'approccio modulare di Nervos CKB consente agli sviluppatori di testare e ottimizzare questi compromessi in applicazioni specifiche, piuttosto che essere costretti ad aggiornamenti a taglia unica.

L'attuale supporto di CKB per SPHINCS+ consente agli sviluppatori e ai ricercatori di valutare queste sfide nella produzione di oggi, piuttosto che affidarsi solo alla teoria.

Conclusione

L'informatica quantistica non è più una preoccupazione teorica lontana.

Con il rapido progresso dell'hardware quantistico, le basi crittografiche delle odierne reti blockchain sono a serio rischio.

Le blockchain che si basano esclusivamente su algoritmi classici, come ECDSA o RSA, si trovano di fronte a una compromissione finale e potenzialmente catastrofica.

La rete Nervos, attraverso il suo livello CKB, presenta un potente esempio di progettazione blockchain compatibile con il futuro.

Con il suo modello "a celle", la VM basata su RISC-V e il supporto per script di blocco post-quantistici personalizzati come SPHINCS+, Nervos ha già gettato le basi per la resistenza quantistica.

A differenza di molte reti che richiederanno massicce revisioni o hard fork per sopravvivere alla transizione quantistica, Nervos è costruito per adattarsi.

Che si tratti di schemi ibridi o di migrazione completa al PQC, offre agli sviluppatori gli strumenti per rimanere all'avanguardia ora e nel futuro post-quantistico.

Per approfondire la CKB di Nervos e la resistenza quantistica, fai riferimento a queste risorse.

• Quantum Computation – New Challenge to CKB's Security – di Zishuang Han, Cryptape
• Quantum Resistance in Blockchains – Preparing for a Post-Quantum Computing World – di Nervos.org

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