Zcash 提案旨在讓 ZEC 兌換免受未來量子電腦窺探

前言

Zcash 的隱私仰賴敏感金鑰受到妥善保護，但有些跨鏈服務會公開可能造成未來風險的資訊。使用者透過 NEAR Intents 兌換隱私 ZEC 時，可能會公開一個 Zcash 地址，讓服務能退回未使用的資金。這個地址目前不會向一般電腦暴露付款細節。然而，效能足夠強大的量子電腦可能會利用 Shor 演算法，從公開金鑰資訊推導出金鑰，並連結交易。

開發 Zakura 的團隊——這是執行 Zcash 網路軟體的較新版本——提出一種降低潛在損害的方法：透過 NEAR Intents 進行的每筆 ZEC 兌換都使用獨立的檢視金鑰。此提案會讓使用者自行保管支出金鑰，同時利用私密資訊檢索協助錢包找到退款。其核心概念是限制任何單一公開退款地址所暴露的資訊，而不是讓一把遭到破解的檢視金鑰揭露帳戶更廣泛的付款紀錄。

概述

此提案讓每筆 NEAR Intents 兌換使用各自的檢視金鑰，同時讓使用者的主要支出金鑰保持獨立並由使用者掌控。如果未來的量子電腦推導出與公開退款地址相關的金鑰，攻擊者可能只會得知與該筆兌換相關的付款，而非該帳戶收到的所有付款。私密資訊檢索系統旨在讓錢包搜尋退款，同時不透露正在查詢哪些地址。Zakura 表示，相容的軟體錢包可在幾週內採用這項開源功能，趕在 Zcash 開發人員設定的 1 月抗量子付款目標之前。此提案縮小了可能發生的隱私外洩範圍，但不會讓現有密碼學具備抗量子能力。

正文

為何退款地址會公開

NEAR Intents 是一項讓使用者能在不同區塊鏈間兌換代幣的服務。在涉及隱私 ZEC 和 USDC 的兌換中，服務需要一種方式退回交易中未使用的 ZEC。為此，服務會將使用者的一個私人 Zcash 地址發布在 NEAR 的公開鏈上。存款入帳後，該地址便會公開；即使兌換成功完成且不需要退款，地址仍會留在公開鏈上。

這種做法會留下與交易相關、持續存在的公開資訊。目前的情況下，一般電腦無法透過這個地址得知使用者的付款紀錄。令人擔憂的是，若量子運算技術持續進步，最終削弱現今公開金鑰系統所使用的數學防護，屆時可能會發生什麼事。

潛在的量子威脅

Zcash 地址使用公開金鑰密碼學。錢包的檢視金鑰可讓它辨識收到的付款，而公開金鑰則是透過單向橢圓曲線數學運算產生。這種設計之所以可行，是因為一般電腦無法切實地反向運算，僅憑公開資訊還原相應的私密金鑰。類似的密碼學也用於保護 Bitcoin 和 Ether 錢包。

效能足夠強大的量子電腦若執行 Shor 演算法，理論上可能反轉其中一些數學運算。Shor 演算法於 1994 年發表，正是為了執行這類任務。這種可能性並不代表已有能破解現有金鑰的電腦：目前尚未有能還原這些金鑰的量子電腦問世。這種能力何時出現仍不確定，本文指出可能還要數年，但沒有明確的發展時程。

這個議題受到 Zcash 以外的關注。如果量子硬體強大到足以發動未來攻擊，公開金鑰已在鏈上可見的 Bitcoin 地址也可能受到威脅。Google 最近表示，其 Willow 量子晶片已產生近乎完美的版本，重現這類攻擊會用到的一個組件。這項成果代表相關領域有所進展，但並未顯示該晶片能還原加密貨幣金鑰。

為何 Zcash 的共用檢視金鑰很重要

Zcash 錢包可以產生許多看似彼此無關的地址，但這些地址通常共用同一把檢視金鑰。這種安排有助於管理錢包和私密地尋找付款，但也代表檢視金鑰一旦外洩，影響可能不只限於產生該金鑰的單一地址。

如果攻擊者能在未來利用量子電腦破解共用檢視金鑰，就可能連結該帳戶收到的付款。相關資訊可能包括金額，以及附加在交易上的私人備註（也稱為 memo）。此提案將這種隱私風險與直接竊盜區分開來：支出需要另一把獨立金鑰，因此單是檢視金鑰外洩，並不會讓攻擊者有能力轉移資金。

這項區分很重要。令人擔憂的是交易資訊可能變得可讀或可連結，而不是檢視金鑰等同於支出金鑰。儘管如此，重建付款紀錄的能力仍可能暴露敏感活動，因此 Zakura 團隊正設法減少與任何一個公開地址相關的資訊量。

每筆兌換使用一把檢視金鑰

Zakura 提議的變更會讓透過 NEAR Intents 進行的每筆 ZEC 兌換都使用一把獨立檢視金鑰。主要帳戶的支出金鑰仍由使用者保管，而每筆兌換各自使用一把檢視金鑰。若未來攻擊者從 NEAR 上公開的退款地址推導出資訊，該金鑰只會與特定兌換相關，而非錢包的全部付款紀錄。

這種做法旨在限制地址遭破解時的影響範圍。如果相關金鑰遭到破解，攻擊者仍可能得知與受影響兌換有關的資訊；此方法並不能阻止這一點。相反地，它旨在避免單一事件揭露同一帳戶收到的其他無關付款。因此，此提案採用一項原則：限制透過任何單一憑證可取得的資料量。

讓錢包復原切實可行

每筆兌換使用不同檢視金鑰也帶來實務上的挑戰。完成數百筆兌換的錢包可能會持有數百把金鑰。從備份還原錢包後，軟體需要用每把金鑰搜尋 Zcash 區塊鏈，以找出相關交易和退款。若每把金鑰都要重新進行完整掃描，復原過程可能會變得困難且沒有效率。

Zakura 提議的解決方式是建立資料庫，讓錢包使用私密資訊檢索進行查詢。透過這項技術，錢包可以查詢退款匯入了哪些地址，而不向資料庫透露正在檢查哪些地址。目標是在找到退款資訊的同時，限制查詢過程本身所揭露的資訊。

私密資訊檢索解決的是錢包搜尋問題，與每筆兌換金鑰所提供的密碼學保護是不同的機制。兩者結合後，旨在提供一種實用方式，讓錢包能管理多把金鑰，並在尋找退款時維持隱私。此提案的成效將取決於實際實作，以及相容的錢包軟體是否採用此方法。

部署與時程

Zakura 表示，這項功能採用開源方式，相容的軟體錢包可在幾週內加入此功能。Vizor 是使用該團隊程式庫打造、可採用此功能的錢包範例。硬體錢包則需等韌體支援這項變更後才能跟進。這些是團隊提出的預期，並不代表所有錢包都已實作此功能。

按照提議的時程，這項變更可能會在本月稍早 Zcash 開發人員設定的 1 月抗量子付款目標之前推出。該目標反映了整個產業為可能出現的未來量子威脅預作準備的努力。Zakura 的提案則著重於減少透過 NEAR Intents 兌換而公開的地址可能暴露的 Zcash 付款紀錄。

整體而言，這項設計是針對特定跨鏈流程的風險降低措施。獨立檢視金鑰可限制未來外洩事件的影響範圍，而私密資訊檢索則可協助錢包管理退款，同時不暴露搜尋活動。此方法無法確定量子電腦何時能攻擊現有密碼學，也無法消除所有風險。它的目標較為有限：確保公開的退款地址不會自動成為通往使用者完整 Zcash 付款紀錄的途徑。

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