التواقيع الرقمية المقاومة للحوسبة الكمومية مثل Dilithium-5 أكبر بكثير من التواقيع الحالية، مما يخلق تحديات في التوافق بين الإصدارات المختلفة ويزيد من حجم البيانات المخزنة في سلاسل الكتل.
هل سمعت عن التواقيع الرقمية الجديدة المقاومة للحوسبة الكمومية؟ إنها مهمة جداً لمستقبل أمان سلاسل الكتل، ولكن هناك جانب لا يتحدث عنه الكثيرون: إنها ضخمة جداً وقد لا تكون متوافقة دائماً حتى ضمن نفس العائلة. هذا يعني بالنسبة لك أن طريقة عمل سلاسل الكتل وتخزينها للبيانات ستتغير، وقد تكون التحديثات المستقبلية أكثر تعقيداً مما نتصور.
تخيل أن توقيع معاملة واحدة على سلسلة كتل يمكن أن يصل حجمه إلى 4,595 بايت باستخدام تقنية مثل CRYSTALS-Dilithium-5. هذا رقم كبير جداً إذا قارنته بالتواقيع التقليدية مثل Ed25519 التي لا تتجاوز 64 بايت، أي بزيادة تصل إلى 65 ضعفاً! هذا الحجم الهائل ليس عبثاً، إنه ثمن الترقية إلى مستوى أمان عالٍ جداً يمكنه مقاومة الهجمات المستقبلية من الحواسيب الكمومية. لكنه أيضاً يعني أن كل معاملة وكل كتلة ستستهلك مساحة أكبر بكثير.
الأمر لا يتوقف عند هذا الحد. فعندما يتم التحقق من التوقيع، يتم تخزين المفتاح العام ونتيجة التحقق بشكل دائم على السلسلة، مما يزيد من حجم البيانات المخزنة بشكل مستمر. هذا النمو في حجم السلسلة ليس مجانياً وله تكلفته.
وما يثير الدهشة أكثر هو أن التوافق ليس مضموناً حتى بين التقنيات المتشابهة. على سبيل المثال، تم الانتهاء من معيار FIPS 204 (ML-DSA) في أغسطس 2024 وهو ينتمي لعائلة Dilithium. ولكن تواقيع ML-DSA-87 هي 4,627 بايت، أي مختلفة عن تواقيع Round-3 Dilithium-5 البالغة 4,595 بايت. قد تبدو الأرقام متقاربة، لكن هذه الاختلافات الصغيرة تجعل التنفيذ الذي يدعم Dilithium-5 لا يفهم ML-DSA-87 'على السلك' (أي في الاتصال الفعلي). هذا يعني أنه لا يمكنك ببساطة التبديل بينهما وكأنه مجرد تعديل بسيط.
نحن اليوم نستخدم Round-3 Dilithium-5، والانتقال إلى ML-DSA-87 هو تحدٍ حقيقي ومذكور صراحة في خططنا، وليس شيئاً يمكن التغاضي عنه. تغيير طبقة التوقيع بعد إطلاق السلسلة يتطلب إعادة التفاوض على الكثير من القواعد الأساسية، مما يجعل تثبيت هذه الطبقة من البداية أمراً مهماً جداً لتجنب المشاكل مستقبلاً.
أما المفاتيح الخاصة، فهي الجانب الآخر الأقل بريقاً. مفتاح خاص بحجم 4,864 بايت لا يتناسب مع الافتراضات الشائعة التي بنيت عليها معظم البنى التحتية للموقّعين، والتي عادة ما تفترض أحجاماً صغيرة مثل 32 بايت. الحلول المطروحة لذلك تتضمن استخدام موقّعين محليين (مثل أنظمة إدارة المفاتيح) أو واجهات برمجة تطبيقات للتوقيع عن بُعد، أو مسارات توقيع باستخدام الحوسبة متعددة الأطراف (MPC)، مع قاعدة أساسية وهي ألا ترى مكونات الذكاء الاصطناعي هذه المفاتيح الخاصة أبداً بصيغتها الأصلية. هذا يوضح مدى التعقيد في دمج هذه التقنيات المستقبلية.
تخيل أن توقيع معاملة واحدة على سلسلة كتل يمكن أن يصل حجمه إلى 4,595 بايت باستخدام تقنية مثل CRYSTALS-Dilithium-5. هذا رقم كبير جداً إذا قارنته بالتواقيع التقليدية مثل Ed25519 التي لا تتجاوز 64 بايت، أي بزيادة تصل إلى 65 ضعفاً! هذا الحجم الهائل ليس عبثاً، إنه ثمن الترقية إلى مستوى أمان عالٍ جداً يمكنه مقاومة الهجمات المستقبلية من الحواسيب الكمومية. لكنه أيضاً يعني أن كل معاملة وكل كتلة ستستهلك مساحة أكبر بكثير.
الأمر لا يتوقف عند هذا الحد. فعندما يتم التحقق من التوقيع، يتم تخزين المفتاح العام ونتيجة التحقق بشكل دائم على السلسلة، مما يزيد من حجم البيانات المخزنة بشكل مستمر. هذا النمو في حجم السلسلة ليس مجانياً وله تكلفته.
وما يثير الدهشة أكثر هو أن التوافق ليس مضموناً حتى بين التقنيات المتشابهة. على سبيل المثال، تم الانتهاء من معيار FIPS 204 (ML-DSA) في أغسطس 2024 وهو ينتمي لعائلة Dilithium. ولكن تواقيع ML-DSA-87 هي 4,627 بايت، أي مختلفة عن تواقيع Round-3 Dilithium-5 البالغة 4,595 بايت. قد تبدو الأرقام متقاربة، لكن هذه الاختلافات الصغيرة تجعل التنفيذ الذي يدعم Dilithium-5 لا يفهم ML-DSA-87 'على السلك' (أي في الاتصال الفعلي). هذا يعني أنه لا يمكنك ببساطة التبديل بينهما وكأنه مجرد تعديل بسيط.
نحن اليوم نستخدم Round-3 Dilithium-5، والانتقال إلى ML-DSA-87 هو تحدٍ حقيقي ومذكور صراحة في خططنا، وليس شيئاً يمكن التغاضي عنه. تغيير طبقة التوقيع بعد إطلاق السلسلة يتطلب إعادة التفاوض على الكثير من القواعد الأساسية، مما يجعل تثبيت هذه الطبقة من البداية أمراً مهماً جداً لتجنب المشاكل مستقبلاً.
أما المفاتيح الخاصة، فهي الجانب الآخر الأقل بريقاً. مفتاح خاص بحجم 4,864 بايت لا يتناسب مع الافتراضات الشائعة التي بنيت عليها معظم البنى التحتية للموقّعين، والتي عادة ما تفترض أحجاماً صغيرة مثل 32 بايت. الحلول المطروحة لذلك تتضمن استخدام موقّعين محليين (مثل أنظمة إدارة المفاتيح) أو واجهات برمجة تطبيقات للتوقيع عن بُعد، أو مسارات توقيع باستخدام الحوسبة متعددة الأطراف (MPC)، مع قاعدة أساسية وهي ألا ترى مكونات الذكاء الاصطناعي هذه المفاتيح الخاصة أبداً بصيغتها الأصلية. هذا يوضح مدى التعقيد في دمج هذه التقنيات المستقبلية.
