比特幣的量子困境：擴容區塊 還是採用STARK證明？

作者：Andrew Fenton；來源：Cointelegraph；編譯：Shaw，金色財經

StarkWare 聯合創始人 Eli Ben-Sasson 表示，ZK-STARK 是解決比特幣實現抗量子安全所衍生各類問題的最優方案，同時還能推動比特幣走向大規模普及。

除此之外，他稱 Blockstream 創始人 Adam Back 也認同這一觀點。

本周，Eli Ben-Sasson 因在 X 平台發布一條頗具爭議的提議登上新聞，他建議將比特幣年化通膨率提升至 4%。Grok 針對評論區的分析顯示，沒有任何人明確支持該提議。

但作為 STARK（具備量子安全、基於哈希的零知識證明體系）的共同發明者，他在這條技術路線上的立論紮實得多，部分比特幣頂尖研究人員也對該思路表示認可。

Eli Ben-Sasson 主導的項目 StarkNet 上周公布三期路線圖，目標實現自身網路的抗量子化。

比特幣面臨後量子簽名體積龐大的難題

單純給比特幣引入零知識證明，並不能直接讓區塊鏈具備抗量子安全性。引入 ZK 證明，是為了解決比特幣部署體積大得多的後量子（PQ）簽名方案後隨之產生的各類痛點。

美國國家標準與技術研究院（NIST）目前選定的一批後量子簽名，數據體量是比特幣現有 ECDSA、Schnorr 簽名方案的 10 至 100 倍。

有觀點認為，如果直接部署這類簽名，比特幣網路吞吐量可能降至每秒不足 1 筆交易。但一個區塊內所有體積龐大的交易簽名，可以被壓縮為一份極小的 ZK-STARK 證明。由於這份證明甚至比現有簽名總體積還要小，區塊鏈最終的運行速度反而有望提升。

Eli Ben-Sasson 指出：「如果不採用 ZK-STARK 簽名聚合方案，那毫無疑問會是一步糟糕的棋，因為它無法真正解決核心問題 —— 普通人究竟能不能順暢使用比特幣。」

「想要達成目標，網路必須具備極高擴容能力。要實現這點，簽名聚合這類技術必不可少，單純擴大區塊容量遠遠不夠。」

量子時代的另一條路徑：擴容比特幣區塊大小

PostQuantum.com 撰稿人、Applied Quantum 創始人 Marin Ivezic 向 Cointelegraph 表示，比特幣隔離見證（SegWit）方案最多可將大容量簽名帶來的占用降幅達到 75%。但他針對美國國家標準與技術研究院（NIST）ML-DSA-44 算法開展建模測算：該方案單筆簽名大小高達 2420 字節，區塊承載交易量將從當前 2500–3000 筆降至約 500–700 筆，區塊大小之爭由此浮出水面。

擴容比特幣區塊容量確實是可行備選方案，但早在 2017 年社區就曾圍繞區塊容量翻倍提案產生嚴重分歧。當年諸多反對理由時至今日依然成立：區塊擴容屬於粗放式解決方案，會要求所有節點傳輸、儲存、驗證數量龐大得多的數據。運行節點成本與硬體門檻隨之抬升，批評者認為這將推動網路走向中心化。

Blockstream 研究院近數月一直在研究如何壓縮適用於比特幣、基於哈希的後量子簽名方案，並推出前景可觀的 SHRINCS 與 SHRIMPS 簽名算法。常規場景下，二者簽名體積約為比特幣現有簽名的 5 倍；但倘若用戶丟失錢包、需要恢復帳戶時，簽名體積最高會膨脹至原有簽名的 40 倍。

儘管 SHRINCS 已經在 Liquid 側鏈上用於真實交易簽名，但該技術仍處於早期研發階段，在實現複雜度與使用體驗上存在短板。除非同步擴大區塊容量，否則體量激增的簽名依舊會拖慢整條區塊鏈。

談及區塊擴容， Marin Ivezic 評價道：「原生提升網路吞吐量，從工程角度看最簡單，卻是治理層面最難落地的方案。我們已經沒有充足時間反覆開展這類爭論。」

ZK證明聚合具備多重優勢

相較區塊擴容方案，ZK 證明聚合約樣能夠提升網路承載能力，並且在維護去中心化特性的同時提升比特幣運行效率，可以說是更優選擇。

最簡單來講，零知識（ZK）證明是一種數學驗證手段：無需展示全部細節，就能證明某一事實成立。舉個例子，藉助 ZK 證明，你可以證實自己知曉保險箱密碼，卻不用向對方透露密碼本身。

理論上，單個區塊只需生成一份 ZK 證明即可（出於冗餘備份考慮，額外多生成幾份會更加安全）；並且運行相關硬體所需成本，遠低於商用挖礦設備。

精簡以太坊（Lean Ethereum）規劃的證明生成設備成本低於 10 萬美元，普通家庭環境便可部署。而驗證一份 ZK 證明幾乎不受硬體限制，樹莓派這類小型設備就能完成。

Eli Ben-Sasson 表示， Greg Maxwell、Mike Hearn 等比特幣早期開發者十分看好 ZK-STARK。該技術具備抗量子安全特性，且無需可信初始化設置。他認為，比特幣核心開發者 Luke Dashjr 與 Blockstream 創始人 Adam Back 也逐步接納這條技術路線。

「我親耳聽過他們的觀點。他們看好各類依託 ZK-STARK 構建的方案。我相信二人無論私下還是公開場合，都給出過正面評價。Adam Back 與Luke Dashjr 在不少議題上看法相左，但在這件事上，他們應當達成共識：這是一項優質技術，只要條件合適，完全有機會落地比特幣。」

Cointelegraph 曾聯繫 Adam Back 尋求置評，但尚未收到回復。

以太坊研究員 Justin Drake 公開發聲，希望比特幣能夠採用精簡以太坊的 ZK 證明聚合技術，推動該方案成為全行業通用標準。不過受社區治理分歧影響，這一願景或許難以落地。

以太坊的目標是在 2029 年實現後量子計算。來源：以太坊基金會

針對比特幣的零知識證明相關提案

考慮到比特幣社區一貫保守的發展基調，在比特幣網路中引入零知識技術，治理層面最具備可行性的路徑大機率是重新啟用 OP_CAT—— 這是中本聰當年編寫、僅九行代碼的操作碼。

Eli Ben-Sasson 表示：「中本聰最初加入了 OP_CAT，之後又將其移除。一旦恢復該操作碼，開發者就能夠實現 STARK 證明、簽名聚合以及後量子安全相關功能。」

「我認為這是最優且最穩妥的方案，能夠重新推動中本聰開啟並期望延續的技術發展路線。」

儘管 12 至 24 個月前市場曾掀起一輪 OP_CAT 討論熱潮，但近期相關推進勢頭明顯減弱（不過比特幣社區治理走向向來難以預判）。

業內還存在一些前瞻性更強的提案，例如 OP_STARK_VERIFY，該方案計劃新增專用操作碼，讓比特幣可以更高效地驗證 STARK 證明。另外，BIP-360 共同作者 Ethan Heilman 提出了 BitZip 方案，旨在將比特幣的多組簽名與公鑰聚合至單份 STARK 證明內。

Heilman 今年早些時候向 Cointelegraph 表示，想要實現目標效果主要有兩條技術路徑：「第一種方案，在比特幣中新增一系列通用操作碼，依託其上構建類 ZK Rollup 架構；或是直接在比特幣共識層原生支持 STARK。除此之外，CISA（跨輸入簽名聚合）等性能相對有限的聚合方案也能夠起到一定作用。」

這條路實現的機率究竟有多大？

Marin Ivezic 認為，阻礙不在於技術能力，比特幣社區治理才是癥結所在。

他表示：「Eli Ben-Sasson 提出的密碼學方案本身無懈可擊：完全基於哈希假設、無需可信初始化設置，可以把數千份簽名壓縮為一份短小證明。難題都出在這套密碼學方案之外的配套環節。」

「當前比特幣腳本尚不具備驗證 STARK 證明的能力。相較於單一精簡的哈希簽名操作碼，一套可投入生產環境的 STARK 驗證程序會大幅擴大共識層攻擊面。就連 OP_CAT 這樣簡單的操作碼都爭論了數年，底層原生搭載 STARK 驗證器，現實來看起碼要等到 2030 年代才有可能提上議程。」

與此同時，以太坊計劃在 2029 年完成後量子升級，Solana 也在試驗接入後量子簽名。StarkNet 的三期抗量子轉型路線則可以依託帳戶抽象實現優勢：底層密碼學體系升級時，不需要每位用戶手動將資產遷移至新帳戶。

Eli Ben-Sasson 據此評價，Solana 與以太坊的後量子升級之路將會 「異常艱難」。

「StarkNet 擁有一大核心優勢：網路原生支持帳戶抽象與智能錢包。這意味著相關機制並未被固化在底層協議，我們能夠輕鬆升級錢包與基礎設施，實現抗量子改造。」

來源：金色財經

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