Différenciation des couches de consensus à l'ère post-quantique : Ethereum préserve la décentralisation, Monad privilégie la vitesse

Monad prend de l'avance à l'ère post-quantique : abandon de l'agrégation des signatures, utilisation de "votes numériques" pour maintenir un temps de bloc de 100 millisecondes.

Rédaction : @r2Jamong

Compilation : AididiaoJP, Foresight News

Le 27 octobre, le développeur de Monad, Category Labs, a publié Quantum Cadence - un protocole de consensus post-quantique. C'est la version résistante aux quantiques de Cadence, qui est elle-même un protocole de consensus multi-proposeur lancé par Monad en juillet de cette année, et qui n'est pas encore sur le réseau principal.

Un protocole de consensus qui n'est pas encore opérationnel a déjà sorti sa version résistante aux quantiques. Plutôt qu'un lancement de produit, c'est une démonstration anticipée de Monad : une L1 haute performance, prête à accueillir l'ère post-quantique.

Il est à noter que le choix de Monad est presque complètement opposé à celui d'Ethereum. La stratégie d'Ethereum consiste à reconstruire les schémas de signature facilement attaquables par les ordinateurs quantiques en une forme résistante aux quantiques ; Monad, quant à elle, a simplement retiré complètement le paquet de signatures du consensus. Les deux chaînes fonctionnent dans le même environnement d'exécution - EVM, pourquoi cette bifurcation de route est-elle si radicale ?

Paquet de signatures : le point crucial du consensus haute performance

Actuellement, la plupart des consensus de blockchain haute performance reposent sur un mécanisme appelé "certificat de quorum" (quorum certificate, QC). Un QC est un ensemble de signatures prouvant qu'au moins deux tiers des validateurs ont voté pour le même bloc, ces validateurs se transmettant mutuellement ces paquets de signatures. Les signatures BLS rendent cela peu coûteux : des centaines de signatures peuvent être agrégées en une seule signature de 96 octets.

Le problème est que les ordinateurs quantiques peuvent briser BLS.

Et les signatures résistantes aux quantiques sont volumineuses et ne peuvent pas être agrégées. La capacité de BLS est de compresser les signatures de centaines de validateurs en un petit paquet de 96 octets, peu importe le nombre de votants, ce qui est transmis est ce petit paquet. Avec les signatures résistantes aux quantiques, cela ne fonctionne pas : la signature ML-DSA-44 normalisée par le NIST fait 2420 octets, et jusqu'à présent, aucune signature post-quantique n'a pu être agrégée comme BLS. Ne pouvant pas être compressées en petits paquets, un "certificat de quorum" ne peut que lister les centaines de signatures, devenant une grande liste de plusieurs centaines de Ko. Monad vise un temps de bloc de 100 millisecondes, et chaque slot diffuse cela, la bande passante ne peut pas le supporter.

L'objectif de cadence de Cadence de Monad est un intervalle de bloc de 100 millisecondes, permettant à plusieurs proposeurs de soumettre des blocs simultanément. Pour que chaque validateur diffuse un tel certificat à chaque slot, cela devient insoutenable.

La solution de Monad : pas de signature, comptez les votes vous-même

Monad n'a pas attendu qu'une solution d'agrégation post-quantique plus petite apparaisse, mais a directement éliminé le lourd paquet de signatures du consensus. Chaque validateur compte lui-même les votes reçus et détermine s'il atteint le quorum. La sécurité et l'activité reposent sur des canaux d'authentification et des hachages, et non sur des signatures. Les signatures post-quantiques ne conservent qu'une seule utilisation : identifier les validateurs malveillants. Chaque validateur peut voter au maximum deux fois par slot.

Un article publié le 23 octobre a effectué une simulation : 200 validateurs, lien de 1 Gbps, chemin sans défaillance, signature de 5000 octets. Dans le cas de 100 proposeurs, le trafic montant de chaque validateur a en fait diminué de 27 %, passant de 772 Mbps dans la version originale de Cadence à 561 Mbps. Le temps de confirmation final est de 231 millisecondes, contre 229 millisecondes pour la version originale, presque sans différence.

Le dilemme d'Ethereum est la décentralisation, le dilemme de Monad est la vitesse

Ethereum comptait environ 860 000 validateurs actifs début octobre. Quiconque peut rejoindre, il n'est pas réaliste que ce groupe si dispersé compte directement les votes les uns des autres. C'est pourquoi Ethereum a choisi de reconstruire le paquet de signatures : en remplaçant BLS par un leanXMSS basé sur le hachage, puis en utilisant SNARK pour compresser et agréger ces signatures qui ne pouvaient déjà pas être directement fusionnées. Générer des preuves prend du temps, mais le slot de 12 secondes d'Ethereum a laissé de la place pour absorber ce coût.

Monad, au contraire. Avec un intervalle de slot de 100 millisecondes, il n'y a pas de temps à perdre pour l'agrégation SNARK. Et avec un petit ensemble de 200 validateurs, "chaque personne compte directement les votes de tout le monde" devient possible. Face à la menace quantique, Ethereum a choisi de préserver la conception décentralisée, tandis que Monad a choisi de préserver la vitesse.

Les signatures résistantes aux quantiques ne sont pas une panacée

Le NIST a effectivement normalisé des algorithmes de signature capables de résister aux ordinateurs quantiques, mais ces normes ne peuvent pas être appliquées telles quelles à chaque réseau dans chaque scénario. Au niveau du consensus de la blockchain, remplacer par des signatures post-quantiques ne résout pas tous les problèmes. Chaque réseau doit se préparer à ses propres problèmes le plus tôt possible, plutôt que d'attendre que d'autres trouvent des solutions.

Pour Monad, la clé de la résistance aux quantiques ne réside pas dans l'algorithme de signature, mais dans la résolution du problème au niveau de la structure de consensus - cette structure basée sur l'échange de certificats. D'autres réseaux de blockchain sont confrontés au même problème. Les chaînes compatibles avec EVM peuvent, lors de la migration des signatures de compte, peut-être tirer parti des résultats d'Ethereum ; mais le niveau de consensus est un devoir qui leur appartient, personne ne peut le faire à leur place.

Les ordinateurs quantiques capables de menacer les réseaux de blockchain n'existent pas encore, la plupart des prévisions estiment qu'ils n'apparaîtront pas avant le début ou le milieu des années 2030. Mais le temps restant n'est pas extensible. Même Ethereum prévoit que la transition de L1 prendra jusqu'en 2029, et que les modifications de la structure de consensus peuvent prendre des années, de la recherche au réseau principal. C'est probablement pourquoi Monad a publié sa version résistante aux quantiques avant même que Cadence ne soit sur le réseau principal. La question de la résistance aux quantiques ne peut pas attendre que d'autres établissent des normes. C'est un devoir que chaque réseau doit accomplir de manière indépendante dans sa propre architecture.