ธุรกรรมเดียวบันทึกบนเชนแค่ 96 ไบต์ ข้อเสนอบล็อกเชนหลังยุคควอนตัม

มีการเสนอแนวออกแบบบล็อกเชนหลังยุคควอนตัม (post-quantum) ที่จำกัดข้อมูลออนเชนของธุรกรรมแบบอินพุตเดียวให้เหลือแฮช 3 ค่า หรือ 96 ไบต์ โดยย้ายภาระการพิสูจน์ธุรกรรมจากทั้งเครือข่ายไปอยู่ที่กระเป๋าของผู้ร่วมธุรกรรมแทน

งานวิจัยนี้เผยแพร่เมื่อวันที่ 25 กันยายน ดราโกส ไอ. อิลี(Dragos I. Ilie) และทีมวิจัยจากอิมพีเรียล คอลเลจ ลอนดอน(Imperial College London) นำเสนอโครงสร้าง ‘Compact Shielded CSV’ ในงานวิจัยชื่อ ‘Compact Shielded CSV: Post-Quantum, Private, Lightweight Client-Side Validation Blockchain’ โดยลายเซ็นและหลักฐานการเข้ารหัสขนาดใหญ่จะแลกเปลี่ยนกันนอกเชน ส่วนบนเชนจะเก็บเพียงแฮชของนัลลิไฟเออร์(nullifier) ดิกริปเปอร์(degripper) และคอมมิตเมนต์ของธุรกรรมเท่านั้น

บิตคอยน์ดอทคอม นิวส์(Bitcoin.com News) อธิบายในบทความแนะนำบทสัมภาษณ์ที่เผยแพร่เมื่อวันที่ 20 ว่า การเปลี่ยนไปใช้การเข้ารหัสหลังยุคควอนตัมทำให้ลายเซ็นและหลักฐานซีโร่นอลเลจ(zero-knowledge proof) มีขนาดใหญ่ขึ้น จนนำไปสู่ปัญหาเครือข่ายคับคั่ง ค่าธรรมเนียมสูง และข้อมูลสถานะที่บวมขึ้น Compact Shielded CSV จึงถูกออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหานี้

แฮชทั้งสามค่ามีหน้าที่ต่างกัน นัลลิไฟเออร์ใช้ติดตามการใช้จ่ายเหรียญเดียวกันซ้ำ ส่วนคอมมิตเมนต์ของธุรกรรมเป็นค่าที่ชี้ถึงเนื้อหาของธุรกรรม สำหรับดิกริปเปอร์เป็นแฮชที่เชื่อมกับรหัสลับของเจ้าของและตัวธุรกรรม ทีมวิจัยระบุว่าออกแบบไว้เพื่อแยกการใช้จ่ายที่ถูกต้องออกจากธุรกรรมที่ตั้งใจเข้ามาขัดขวาง ธุรกรรมแบบอินพุตเดียวใช้แฮชขนาด 32 ไบต์ 3 ค่า รวมเป็น 96 ไบต์ และหากมีอินพุต N รายการ ข้อมูลออนเชนจะเป็นแฮช 2N+1 ค่า

ในโครงสร้างนี้ กระเป๋าจะตรวจสอบหลักฐานออฟเชนของเหรียญที่ตัวเองถือ และข้อมูลบนเชนด้วยตัวเอง ขณะที่โหนดเต็มไม่ต้องเก็บหลักฐานธุรกรรมทั้งหมด งานวิจัยอธิบายว่านี่ไม่ใช่การอัปเกรดที่ติดตั้งเพิ่มบนบล็อกเชนเดิม แต่เป็นบล็อกเชนแบบตรวจสอบฝั่งไคลเอนต์(CSV) ที่มีกฎฉันทามติของตัวเอง

อิลีกล่าวในบทสัมภาษณ์ว่า แม้แต่โทรศัพท์มือถือก็ตรวจสอบหลักฐานซีโร่นอลเลจแบบ STARK ได้ภายใน 100 มิลลิวินาที และคาดว่าการสร้างหลักฐานจะเร็วขึ้นเมื่อวงจรได้รับการปรับปรุง อย่างไรก็ตาม งานวิจัยไม่ได้แสดงผลวัดบนอุปกรณ์มือถือจริง และไม่มีเบนช์มาร์กค่าธรรมเนียมหรือปริมาณธุรกรรมเทียบกับบล็อกเชนที่มีอยู่ ข้อกล่าวอ้างที่ว่า ‘ค่าธรรมเนียมจะลดลง’ จึงเป็นการคาดการณ์ของทีมวิจัย ไม่ใช่ผลงานที่พิสูจน์แล้วบนเครือข่ายจริง

ต้นทุนก็ไม่ได้หายไปทั้งหมด งานวิจัยระบุว่าโหนดต้องเก็บดัชนีที่ชี้ไปยังบันทึกนัลลิไฟเออร์ในอดีตต่อไปเรื่อยๆ ดัชนีนี้โตเป็นเส้นตรงตามประวัติการใช้จ่าย และตัดทอนออกไม่ได้ นอกจากนี้ยังมีโจทย์เรื่องการส่งหลักฐานออฟเชนให้คู่ค้า ทีมวิจัยยอมรับว่าปัญหา ‘การพิสูจน์การส่งมอบ’ ซึ่งผู้รับอาจอ้างว่าไม่ได้รับหลักฐาน ยังไม่มีทางออกที่น่าพอใจ

งานวิจัยอธิบายว่าได้พิสูจน์คุณสมบัติหลายข้อ เช่น การป้องกันการใช้จ่ายซ้ำ และความสามารถในการใช้จ่ายของเหรียญ ภายในแบบจำลองที่เขียนเป็นทางการด้วย Lean 4 แต่แบบจำลองนี้ไม่ครอบคลุมการสร้างซีโร่นอลเลจ ความเป็นส่วนตัว และความกะทัดรัดของหลักฐาน และสมมติว่าไม่มีการชนกันของแฮช อีกทั้งช่วงเวลาที่ธุรกรรมถูกรวมเข้าบล็อกจริงในชั้นฉันทามติก็อยู่นอกขอบเขตของแบบจำลองเช่นกัน การพิสูจน์เชิงรูปนัยจึงแสดงได้เพียงคุณสมบัติของแบบจำลองที่ระบุไว้ ไม่ได้รับรองความปลอดภัยของระบบที่สร้างเสร็จแล้ว หรือระดับค่าธรรมเนียมแต่อย่างใด

ตัวเลข 96 ไบต์หมายถึงเฉพาะบันทึกแฮชออนเชนของธุรกรรมอินพุตเดียวเท่านั้น ส่วนต้นทุนรวมที่นับการส่งหลักฐานออฟเชน ดัชนีสะสมของโหนด การกู้คืนกระเป๋า และการดำเนินงานฉันทามติจริง ไม่ได้ปรากฏในงานวิจัย