Falcon-1024被认为是比特币后续签名候选者

比特币（BTC）针对量子计算机的应对讨论已超越签名算法的选择，转向钱包和节点基础设施设计问题。关键在于比特币链上实际应用的成本和部署条件，而非更强的数学结构。

比特币基础设施开发公司Blockstream在26日的研究文章中比较了比特币后续签名候选者Dilithium、Falcon和Hawk。Blockstream将公钥和签名的组合大小视为核心成本，因为每当输出被使用时，所有全节点都必须下载并存储该字节。

Blockstream提供的数字显示，3级的Dilithium公钥为1952字节，签名为3309字节，总计5261字节。Falcon-512的总计为1563字节，而Falcon-1024为3073字节。Hawk虽然有555字节签名的优势，但目前已从标准化候选中撤回。

这些数字显示出与现有比特币签名结构相比的负担特性。目前使用的Schnorr签名公钥为32字节，签名为64字节，总计96字节。要在比特币中引入新的签名体系，不仅需要更新钱包，还会影响节点验证、区块容量和手续费结构。

Dilithium被评估为实现简单的候选者。它使用整数运算，不需要浮点或离散高斯采样，因此常数时间实现的负担相对较低。然而，3级标准的链上成本较高被认为是其弱点。

Dilithium还有一个优点，即它是最接近BIP-32式密钥派生的候选者。然而，Blockstream表示，公开的变体尚未达到可分发的水平。说明中提到，与标准验证器不同，缺乏完整的不可攻击性证明，所有密钥的安全性被绑定在一个共同的矩阵上。

Falcon被归类为在大小和验证速度上领先的候选者。美国国家标准与技术研究所（NIST）已选择Falcon作为FN-DSA标准化目标，并正在进行FIPS 206的开发。Blockstream评估三者中Falcon最小且验证速度最快。

然而，Falcon的分发负担也不小。Blockstream解释称，Falcon-1024需要约90kB RAM的采样器。如果使用确定性整数仿真，签名速度将变慢约15倍，密钥生成速度也将减慢约2倍。

Hawk在最近的比较中成为警示案例。Anthropic于7月28日宣布在Hawk设计中发现了结构性弱点。NIST随后表示，Hawk开发团队已在标准化审查中撤回该算法，并解释称这一发现不会影响像ML-DSA这样的确定性标准。

后量子密码学的前提是足够大的量子计算机能够攻击现有的公钥密码。比特币的交易批准需要签名，区块链的结构是所有节点验证和存储这些数据。与一般信息技术系统相比，签名大小和验证成本更直接地影响着限制。

NIST已于2024年8月13日将ML-DSA、SLH-DSA和ML-KEM确认为后量子密码标准。后量子密码的转换一直被视为比特币和以太坊的长期安全课题。然而，仅仅因为标准已制定，并不意味着比特币的应用方式就已确定。

比特币开发邮件列表中的讨论仍在继续。在26日至27日，出现了“BIP 324的后量子路径”和“比特币的哈希基础签名SHRINCS草案”。在2025年2月的BIP-360更新线程中，虽然将Falcon视为优先候选，但BIP-32兼容性、仅观察xpub和多重签名处理被列为课题。

市场结构上，利益相关者广泛。全节点需要长期存储更大的签名数据，而硬件钱包制造商必须在有限的RAM和计算性能下生成签名。交易所和托管服务提供商可能需要改变多重签名和密钥管理程序。

对于国内投资者来说，这一讨论不仅仅是技术论文。比特币的存储方式、交易手续费和钱包兼容性直接影响长期持有者和托管服务用户。然而，这次讨论并不是关于价格预测或短期市场材料，而是关于协议安全设计的审查。

Blockstream表示，如果只考虑基于格的签名，当前会选择Falcon-1024。然而，短期的保守方案仍然是基于哈希的签名。比特币的量子抗性讨论已进入优先考虑链成本、硬件钱包RAM、密钥派生和多重签名等分发条件的阶段。

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