LayerZero Labs 推出了 Aerie，其開發者稱這是一個研究系統，能在 Apple 筆記型電腦上，無需 GPU 加速，於 0.65 秒內聚合 32,768 個抗量子 Falcon 簽章。
摘要
- 使用 16 個工作執行緒，在 0.65 秒內聚合了 32,768 個 Falcon-512 簽章。
- Aerie 的標準聚合包含保留的簽章資料，而較小的共享鹽版本需要額外條件。
- 研究人員報告稱，其證明生成速度比 leanVM 更快，而 leanVM 的證明驗證速度更快。
- NIST 將 Falcon 列為正在進行標準化，與其已定案的 ML-DSA 簽章標準分開。
LayerZero 在 10 月 16 日的公告中指出，來自其自身團隊、a16z crypto research、卡內基美隆大學和倫敦帝國學院的研究人員為該專案做出了貢獻，該專案建立在 Akita 密碼學證明系統之上。
隨附的論文提出了一種將數千個數位簽章組合成單一有效性證明的方法。其作者將這項工作圍繞權益證明區塊鏈面臨的一個問題來構建，在該問題中，驗證者簽署確認網路狀態的訊息，而其他參與者必須檢查這些簽章。
根據該論文，以太坊目前使用 BLS 簽章將大約 32,000 個驗證者投票組合成一個小簽章。BLS 無法抵禦量子攻擊，而美國標準官員選擇的後量子替代方案缺乏相同的內建聚合能力。
Aerie 將證明生成時間縮短至一秒以下
在團隊的 Apple M4 Max 基準測試中，Aerie 使用 16 個工作執行緒處理 Falcon-512 批次，並達到 2.1 GiB 的峰值記憶體使用量。第二個工作負載包含 16,384 個 Falcon-1024 簽章，耗時 0.63 秒，記憶體需求相似。
研究人員將 Falcon-1024 描述為更高安全性的選項，具有更大的簽章和比 Falcon-512 更多的計算量。他們的論文報告稱，當限制為單一執行緒時，為任一工作負載生成證明大約需要 4.3 秒。
根據基準測試表，在單一核心上檢查完成的 Falcon-512 聚合需要 54 毫秒，而單獨檢查簽章則需要 519 毫秒。使用 16 個執行緒時，相應的數字分別為 11.6 毫秒和 42.9 毫秒。
該論文直接描述了批次構建。
「一個證明覆蓋整個批次，無需遞迴。」
據作者稱，避免遞迴消除了創建中間證明並透過連續輪次組合它們的需要。他們的設計允許持有簽章的另一個節點在原始聚合器失敗時生成替代證明。
較小的證明仍攜帶簽章資料
研究人員解釋說，Aerie 從每個簽章中保留一個稱為鹽的短隨機值，以便驗證者可以直接計算相關的雜湊值。該證明處理其餘的數學檢查，使用 Akita 來支持該構建。
對於 32,768 個簽章的 Falcon-512 工作負載，論文報告的聚合大小為 1,346 KiB，包括鹽和標頭。其證明部分約佔 66 KiB，而保留的鹽構成了剩餘資料的大部分。
作者將標準聚合定為每個簽章 42.1 位元組，大約比它所取代的填充 Falcon 簽章小 16 倍。他們的尺寸測量不包括單獨提供給驗證者的公鑰和訊息。
根據該論文，共享鹽可以將完整聚合降至約 66 KiB，但該估計取決於單獨的簽章策略和安全假設。研究人員明確指出，該尺寸估計並不能確立符合該策略。
與早期的 Falcon 聚合系統 Orthus 相比，團隊報告稱在同一伺服器上，證明生成速度快 1.5 倍，驗證速度快 38 倍，證明小 1.7 倍。該論文對這一比較進行了限定，解釋說 Orthus 的工作負載省略了 Aerie 執行的簽章格式檢查。
以太坊比較涉及不同的簽名設計
該論文將 Aerie 與 leanVM 進行比較，後者是以太坊基於雜湊的聚合工作的一部分。正如 crypto.news 先前報導，以太坊研究人員一直在開發證明基礎設施，以壓縮大型後量子簽名供網路使用。
在第 6.3 節中，Aerie 作者報告在同一台 M4 Max 上運行 leanVM，並使用所有核心在 0.51 秒內聚合了 900 個 XMSS 簽名。他們的比較顯示，在這些條件下，Aerie 的 Falcon-512 證明吞吐量是 leanVM 的 XMSS 吞吐量的 29 倍。
研究人員報告了驗證方面的取捨。在所引用的配置中，LeanVM 證明在單執行緒上於 5.9 至 6.5 毫秒內完成驗證，快於 Aerie 對其 32,768 個簽名批次所取得的 54 毫秒單執行緒結果。
另一項以太坊工作探討驗證者如何採用新簽名。一份八月草案提出了一種後量子就緒的存款合約，具有可變長度的密碼學資料以及一種淘汰新 BLS 存款的機制。
該提案的 GitHub 記錄仍是一份草案提交。其描述指出了一種不可逆的 BLS 淘汰模式，而討論記錄顯示仍有未解決的技術回饋與審查要求。
在其 9 月 7 日的優先事項文件中，以太坊基金會的協議集群設定了一個2029 年 12 月的抗量子目標，涵蓋執行、共識與資料。基金會稱 2030 年到來的量子威脅是一個刻意激進的規劃假設，並預計外部專家將從 2027 年 1 月開始協助重新評估進展。
美國標準將 Falcon 與已定案替代方案區分開來
美國國家標準與技術研究院將 ML-DSA 和 SLH-DSA 列為 2024 年 8 月定案數位簽名標準之一。其當前計畫概覽將 Falcon 標識為被選中進行持續標準化，這一狀態與那些已完成標準不同。
NIST 建議各組織開始遷移易受攻擊的系統，並將 2035 年確定為從其標準中移除量子易受攻擊演算法的終點，高風險系統則更早過渡。
LayerZero 表示 ML-DSA 聚合已在 Aerie 內部運作，但確切的效能數據與實作細節在其公告中仍待公布。
