Falcon-1024 被視為比特幣後續簽名候選者

比特幣(BTC)的量子電腦應對討論已經超越了簽名算法的選擇，轉向錢包和節點基礎設施設計問題。核心在於比起更強的數學結構，能夠實際應用於比特幣鏈的成本和部署條件更為重要。

比特幣基礎設施開發公司 Blockstream 在 26 日的研究文章中比較了比特幣後續簽名候選者 Dilithium、Falcon 和 Hawk。Blockstream 將公鑰和簽名的大小視為核心成本，因為每當輸出被使用時，所有的全節點都必須下載並儲存該字節。

Blockstream 提出的數據顯示，3 級的 Dilithium 公鑰為 1952 字節，簽名為 3309 字節，總計 5261 字節。Falcon-512 總計 1563 字節，而 Falcon-1024 則為 3073 字節。Hawk 雖然有 555 字節簽名的優勢，但目前已經從標準化候選中撤回。

這些數據顯示了與現有比特幣簽名結構相比的負擔性質。目前使用的 Schnorr 簽名公鑰為 32 字節，簽名為 64 字節，總計 96 字節。要在比特幣中引入新的簽名體系，不僅需要更新錢包，還會影響到節點驗證、區塊容量和手續費結構。

Dilithium 被評價為實現簡單的候選者。它使用整數運算，並不需要浮點或離散高斯取樣，因此常數時間實現的負擔相對較低。然而，3 級標準的鏈上成本較高被視為其弱點。

Dilithium 也有作為最接近 BIP-32 鍵派生的候選者的優勢。然而，Blockstream 表示公開的變體尚未達到可部署的水平。它解釋說，與標準驗證器不同，沒有完全的抗攻擊性證明，所有鍵的安全性都綁定在一個共同的矩陣上。

Falcon 被分類為在大小和驗證速度上領先的候選者。美國國家標準技術研究所(NIST)已選擇 Falcon 作為 FN-DSA 標準化的對象，並正在進行 FIPS 206 的開發。Blockstream 評價三個候選者中，Falcon 是最小且驗證速度最快的。

然而，Falcon 的部署負擔也不小。Blockstream 解釋說，Falcon-1024 需要約 90kB 的 RAM 來運行取樣器。使用確定性整數模擬時，簽名速度約慢 15 倍，鍵生成也約慢 2 倍。

Hawk 在最近的比較中成為警告案例。Anthropic 在 7 月 28 日宣布在 Hawk 設計中發現了結構性弱點。NIST 隨後表示 Hawk 開發團隊已在標準化審查中撤回該算法，並解釋這一發現不會影響像 ML-DSA 這樣的確定性標準。

後量子加密的前提是足夠大的量子電腦能夠攻擊現有的公鑰加密。比特幣的交易批准需要簽名，而區塊鏈的結構是所有節點都驗證和存儲這些數據。與一般信息技術系統相比，簽名大小和驗證成本更直接地成為限制。

NIST 已於 2024 年 8 月 13 日確定 ML-DSA、SLH-DSA 和 ML-KEM 為後量子加密標準。後量子加密的轉換一直被視為比特幣和以太坊的長期安全課題。然而，僅僅因為標準已經制定，並不意味著比特幣的應用方式已經確定。

比特幣開發郵件列表中的討論仍在繼續。26 至 27 日上傳了「BIP 324 的後量子路徑」和「比特幣的哈希基礎簽名 SHIRNCS 草案」。在 2025 年 2 月的 BIP-360 更新線程中，雖然將 Falcon 視為優先候選，但 BIP-32 兼容性、僅觀察 xpub 和多簽處理被列為課題。

市場結構上，利益相關者範圍廣泛。全節點需要長期保存更大的簽名數據，而硬體錢包製造商則需要在有限的 RAM 和運算性能下生成簽名。交易所和託管業者可能需要改變多簽和鍵管理程序。

對於國內投資者來說，這一討論不僅僅是技術論文的意義。比特幣的存儲方式、交易手續費、錢包兼容性直接影響長期持有者和託管服務的使用者。然而，這次討論並不是關於價格預測或短期市場材料，而是關於協議安全設計的檢討。

Blockstream 表示，如果僅僅針對格子基礎簽名需要立即選擇一個，將會選擇 Falcon-1024。然而，短期的保守方案仍然是基於哈希的簽名。比特幣的量子抗性討論已經進入了優先考量鏈成本、硬體錢包 RAM、鍵派生和多簽等部署條件的階段。

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