Diferenciación en la capa de consenso de la era post-cuántica: Ethereum mantiene la descentralización, Monad prioriza la velocidad

Monad se adelanta a la era post-cuántica: abandona la agregación de firmas y utiliza "votos numéricos" para mantener un tiempo de bloque de 100 milisegundos.

Escrito por: @r2Jamong

Compilado por: AididiaoJP, Foresight News

El 27 de octubre, el desarrollador de Monad, Category Labs, lanzó Quantum Cadence, un protocolo de consenso post-cuántico. Es la versión resistente a los cuánticos de Cadence, que a su vez es un protocolo de consenso multi-proponente lanzado por Monad en julio de este año y que aún no ha llegado a la red principal.

Un protocolo de consenso que aún no ha sido implementado ya tiene su versión resistente a los cuánticos. Más que un lanzamiento de producto, esto es Monad mostrando sus cartas por adelantado: una L1 de alto rendimiento, lista para enfrentar la era post-cuántica.

Es notable que la elección de Monad es casi completamente opuesta a la de Ethereum. La estrategia de Ethereum es reconstruir el esquema de firma que puede ser fácilmente atacado por computadoras cuánticas en una forma resistente a los cuánticos; Monad, por otro lado, simplemente elimina el paquete de firmas del consenso. Ambas cadenas operan en el mismo entorno de ejecución, el EVM, ¿por qué la bifurcación de rutas es tan radical?

Paquete de firmas: el talón de Aquiles del consenso de alto rendimiento

La mayoría de los consensos de blockchain de alto rendimiento dependen de un mecanismo llamado "certificado de quórum" (quorum certificate, QC). Un QC es un conjunto de firmas que demuestra que al menos dos tercios de los validadores han votado por el mismo bloque, y estos validadores se pasan entre sí estos paquetes de firmas. Las firmas BLS hacen que esto sea económico: cientos de firmas pueden agregarse en un solo paquete de 96 bytes.

El problema es que las computadoras cuánticas pueden romper BLS.

Y las firmas resistentes a los cuánticos son grandes y no se pueden agregar. La habilidad de BLS es comprimir las firmas de cientos de validadores en un pequeño paquete de 96 bytes; no importa cuántas personas voten, siempre se transmite este pequeño paquete. Cambiar a firmas resistentes a los cuánticos no funciona: la firma ML-DSA-44 estandarizada por NIST ocupa 2420 bytes, y hasta ahora no hay firma post-cuántica que pueda agregarse como BLS. No se puede comprimir en un pequeño paquete, así que un "certificado de quórum" solo puede listar las firmas una por una, convirtiéndose en una lista de cientos de KB. Monad necesita un tiempo de bloque de 100 milisegundos, y si cada slot transmite esto, el ancho de banda no lo soportará.

El objetivo de Cadence de Monad es un intervalo de bloque de 100 milisegundos, y permite que múltiples proponentes envíen bloques simultáneamente. Hacer que cada validador transmita este tipo de certificado en cada slot es insostenible.

La solución de Monad: no firmar, contar votos por sí mismo

Monad no esperó a que apareciera un esquema de agregación post-cuántica más pequeño, sino que eliminó directamente el pesado paquete de firmas del consenso. Cada validador cuenta los votos que recibe y determina por sí mismo si se alcanza el quórum. La seguridad y la actividad se basan en canales de autenticación y hashes, no en firmas. Las firmas post-cuánticas solo se reservan para identificar a los validadores maliciosos. Cada validador puede firmar un máximo de dos votos por cada slot.

Un artículo publicado el 23 de octubre realizó simulaciones: 200 validadores, enlace de 1Gbps, ruta sin fallos, firma de 5000 bytes. En el caso de 100 proponentes, el tráfico ascendente de cada validador disminuyó en un 27%, de 772Mbps en la versión original de Cadence a 561Mbps. El tiempo de confirmación final fue de 231 milisegundos, mientras que el de la versión original fue de 229 milisegundos, casi sin diferencia.

El dilema de Ethereum es la descentralización, el dilema de Monad es la velocidad

Ethereum tenía aproximadamente 860,000 validadores activos a principios de octubre. Cualquiera puede unirse, pero no es realista que un grupo tan disperso de personas cuente votos directamente entre sí. Por lo tanto, Ethereum optó por reconstruir el paquete de firmas: reemplazando BLS con leanXMSS basado en hash, y luego usando SNARK para comprimir y agregar esas firmas que no se pueden combinar directamente. Generar pruebas lleva tiempo, pero el slot de 12 segundos de Ethereum deja espacio para absorber este costo.

Monad, en cambio, tiene un intervalo de slot de 100 milisegundos, no puede permitirse la agregación SNARK. Y un pequeño conjunto de 200 validadores hace que "cada uno cuente los votos de todos" sea posible. Frente a la amenaza cuántica, Ethereum eligió mantener el diseño descentralizado, mientras que Monad eligió mantener la velocidad.

Las firmas resistentes a los cuánticos no son una solución mágica

NIST ha estandarizado algoritmos de firma que pueden resistir a las computadoras cuánticas, pero estos estándares no se pueden aplicar tal cual a cada red en cada escenario. En el nivel de consenso de blockchain, cambiar a firmas post-cuánticas no resuelve todos los problemas. Cada red debe prepararse para sus propios problemas lo antes posible, en lugar de esperar a que otros resuelvan.

Para Monad, la clave de la resistencia a los cuánticos no está en el algoritmo de firma, sino en abordar el problema a nivel de la estructura de consenso, esa estructura basada en certificados de intercambio. Otras redes de blockchain enfrentan el mismo problema. Las cadenas compatibles con EVM, al migrar las firmas de cuentas, pueden aprovechar los logros de Ethereum; pero la capa de consenso es su propia tarea, nadie la hará por ti.

Las computadoras cuánticas que amenazan las redes blockchain aún no existen, y la mayoría de las predicciones indican que aparecerán a principios de la década de 2030. Pero el tiempo que queda no es abundante. Incluso Ethereum prevé que la transición de L1 tomará hasta 2029, y los cambios en la estructura de consenso pueden tardar años desde la investigación hasta la red principal. Esta es probablemente la razón por la que Monad lanzó su versión resistente a los cuánticos antes de que Cadence llegara a la red principal. La resistencia a los cuánticos es algo que no se puede esperar a que otros establezcan estándares. Es una tarea que cada red debe completar de manera independiente en su propia arquitectura.