比特币量子安全新方案：SHRINCS能否破局？

核心提要：面对未来量子计算可能带来的安全冲击，Blockstream 推出专为比特币设计的后量子签名方案 SHRINCS。尽管其在性能与兼容性上展现潜力，但治理挑战与技术复杂性仍悬而未决。

比特币抗量子攻击前沿：SHRINCS方案的现实与局限

作为量子计算怀疑论者，Blockstream 首席执行官 Adam Back 的立场与其公司在后量子安全领域的领导角色形成鲜明对比。他近期强调，提前布局应对潜在威胁是必要之举。公司已成功在 Liquid 侧链上线实验性后量子签名协议 SHRINCS，并提交了正式的比特币改进提案（BIP），标志着该方案进入关键评估阶段。

后量子签名尺寸优化：兼顾效率与可部署性

当前主流的后量子签名标准，如 NIST 推荐的基于格与哈希的算法，其签名体积普遍为现有 ECDSA 和 Schnorr 签名的 38 至 123 倍。若直接应用于比特币，可能导致网络吞吐量骤降至每秒不足 1 笔交易。为缓解此问题，以太坊团队正探索通过零知识证明聚合多签的技术路径。比特币亦在评估类似机制，虽可能提升效率，但因涉及重大共识变更，采纳难度极高。因此，Blockstream 将重心转向更易被接受的方案——压缩已有后量子签名的体积。

专为比特币定制的紧凑签名设计

2025 年底，研究员 Jonas Nick 与 Mikhail Kudinov 公布了名为 SHRINCS 的新型签名结构，其操作码提案于次年五月发布。该方案基于哈希机制，最小签名大小为 548 字节（含 48 字节公钥），最大可达 4619 字节。据 PostQuantum.com 创始人 Marin Ivezic 评价，这是目前最契合比特币原生特性的后量子签名设计：支持 BIP-39 种子恢复，且依赖与挖矿相同的 SHA-256 安全假设。尽管尚未经审计，也未经历长期公开密码分析，但已在 Liquid 主网上完成真实交易测试，包括嵌入比特币白皮书内容。

性能表现优于传统后量子方案

尽管比现行的 Schnorr（64 字节）或 ECDSA（70 字节）大九倍左右，但得益于隔离见证机制，签名字节仅占区块空间的四分之一。根据早期测算，若全面采用基于格的 ML-DSA，TPS 将跌至 0.5；使用 SPHINCS+ 则仅为 0.36。相比之下，引入 SHRINCS 后，系统可维持约 3 笔/秒的处理能力，与当前水平相当。这使得其成为在不破坏区块经济的前提下实现抗量子升级的有力候选。

潜在风险与有状态设计的代价

尽管前景乐观，但该方案仍存在显著缺陷。其核心在于“有状态”密钥管理：每个签名需使用一次性密钥，且设备需记录已用密钥以防重复。这一设计虽大幅压缩签名体积，但也带来隐患——一旦设备丢失，用户必须借助一个高达 5777 字节的“无状态回退”交易来恢复资产。BOLTS Technologies 创始人 Yoon Auh 指出，此类设计引入了多重工程假设，包括种子初始化次数限制、状态切换规则及回退路径逻辑，虽有助于性能优化，却增加了系统的脆弱性与长期维护负担。

持续演进：从 SHRINCS 到 SHRIMPS 的整合

为应对备份与容灾难题，Blockstream 在 2026 年持续推进方案优化。三月，实验室发布了配套协议 SHRIMPS，用于支持同种子下的多设备签名。该方案现已整合进主协议，作为同一公钥下的内置无状态路径，参数经调整后整体体积缩小约 26%。与此同时，团队仍在测试基于格的签名方案，尽管其体积更小，但成熟度与可靠性仍存疑。此外，零知识证明聚合路径亦在研究中，若与 SHRINCS 结合，理论上可将吞吐量提升至 6.7 TPS。然而，为避免引发连锁争议，相关决策被有意分离，以确保核心签名方案能独立推进。