Tanda Tangan Berbasis Hash

Apa Itu Tanda Tangan Berbasis Hash?

Tanda tangan berbasis hash adalah sistem tanda tangan digital yang keamanannya terutama dibangun dari fungsi hash kriptografis, bukan kurva eliptik, faktorisasi bilangan bulat, atau logaritma diskret.

Sistem ini memungkinkan pemegang private key penandatangan membuktikan bahwa transaksi mata uang kripto, pesan blockchain, pembaruan perangkat lunak, atau data lainnya telah diotorisasi oleh kunci tersebut.

Verifier dapat menggunakan public key yang terkait untuk memastikan bahwa data yang ditandatangani tidak diubah dan tanda tangan dibuat oleh penandatangan yang berwenang.

Tanda tangan berbasis hash sangat penting dalam mata uang kripto karena dianggap sebagai salah satu bentuk utama teknologi tanda tangan digital pascakuantum.

Tanda tangan blockchain yang digunakan saat ini umumnya bergantung pada masalah matematika yang dapat terancam oleh komputer kuantum yang cukup canggih.

Sebaliknya, sistem berbasis hash mengandalkan karakteristik keamanan fungsi hash kriptografis, yang umumnya diyakini masih dapat digunakan dengan parameter keamanan yang cukup besar di lingkungan komputasi kuantum.

National Institute of Standards and Technology (NIST) Amerika Serikat menstandarkan Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm, yang dikenal sebagai SLH-DSA, dalam FIPS 205.

Skema stateful seperti XMSS dan LMS tercakup dalam NIST Special Publication 800-208.

Tanda tangan berbasis hash bukan hash untuk mining mata uang kripto, alamat wallet, pengenal transaksi, atau hash pesan biasa.

Tanda tangan ini merupakan sistem tanda tangan public-key lengkap yang dibangun dari komponen berbasis hash.

Mengapa Tanda Tangan Digital Penting dalam Mata Uang Kripto?

Tanda tangan digital sangat penting bagi mata uang kripto karena memungkinkan pengguna mengotorisasi transaksi tanpa mengungkapkan private key mereka.

Saat wallet mengirim mata uang kripto, biasanya wallet membuat tanda tangan atas data transaksi menggunakan private key.

Peserta jaringan memverifikasi tanda tangan menggunakan informasi publik sebelum menerima transaksi sebagai transaksi yang valid.

Tanda tangan yang valid menunjukkan bahwa transaksi diotorisasi oleh seseorang yang mengendalikan kunci penandatangan yang diperlukan.

Tanda tangan juga melindungi integritas transaksi karena perubahan pada data yang ditandatangani seharusnya menyebabkan verifikasi gagal.

Tanda tangan digital juga dapat mengotorisasi pesan validator, voting tata kelola, tindakan smart contract, pesan lintas blockchain, rilis perangkat lunak, pembaruan oracle, dan persetujuan multisignature.

Dokumentasi publik Bitcoin menjelaskan bahwa keaslian transaksi dilindungi melalui tanda tangan digital yang terkait dengan alamat pengirim dalam ikhtisar jaringan Bitcoin.

Tanda tangan berbasis hash pada akhirnya dapat menjalankan fungsi otorisasi serupa dengan perlindungan yang lebih kuat terhadap serangan kuantum di masa mendatang.

Cara Kerja Tanda Tangan Berbasis Hash

Sistem tanda tangan berbasis hash dimulai dengan nilai acak rahasia yang menjadi bagian dari materi private key.

Penandatangan menerapkan fungsi hash kriptografis pada nilai tersebut untuk membuat nilai publik yang terkait.

Untuk menandatangani pesan, sistem mengungkapkan atau memproses nilai privat tertentu sesuai dengan digest pesan.

Verifier melakukan hash terhadap nilai yang diungkapkan dan memeriksa apakah hasilnya cocok dengan informasi publik yang diharapkan.

Sistem tanda tangan one-time dasar hanya dapat mengautentikasi satu pesan dengan aman untuk setiap private key.

Merkle tree memungkinkan banyak public key one-time direpresentasikan oleh satu nilai root yang ringkas.

Root Merkle tree dapat berfungsi sebagai public key utama.

Tanda tangan kemudian mencakup tanda tangan one-time dan jalur autentikasi yang menunjukkan bahwa public key one-time tersebut merupakan bagian dari Merkle tree yang telah dikomitmenkan.

Sistem yang lebih canggih menggabungkan beberapa tree, tanda tangan one-time, tanda tangan few-time, pembuatan kunci pseudorandom, dan struktur hierarkis untuk mendukung banyak tanda tangan.

Apa Itu Fungsi Hash Kriptografis?

Fungsi hash kriptografis mengubah data dengan panjang hampir berapa pun menjadi output dengan panjang tetap.

Output tersebut umumnya disebut hash, digest, atau message digest.

Fungsi hash yang aman seharusnya mempersulit upaya memulihkan input asli dari output.

Fungsi tersebut juga seharusnya mempersulit pencarian dua input berbeda yang menghasilkan output sama.

Perubahan kecil pada input seharusnya menghasilkan digest yang sangat berbeda.

Jaringan mata uang kripto menggunakan fungsi hash untuk pengenal transaksi, komitmen blok, Merkle tree, sistem proof-of-work, pembuatan alamat, dan banyak keperluan lainnya.

Skema tanda tangan berbasis hash menggunakan fungsi tersebut sebagai fondasi autentikasi public-key.

Keamanan tanda tangan bergantung pada fungsi hash yang dipilih, ukuran parameter, pemisahan domain, kualitas implementasi, dan aturan pengelolaan kunci.

Tanda Tangan Berbasis Hash Bukan Sekadar Hashing

Melakukan hash pada transaksi tidak sama dengan menandatanganinya.

Biasanya, siapa pun dapat menghitung hash dari data publik.

Tanda tangan digital memerlukan informasi rahasia yang hanya boleh dimiliki oleh penandatangan yang berwenang.

Hash pesan biasa dapat menunjukkan bahwa data telah berubah, tetapi tidak membuktikan siapa yang menyetujuinya.

Tanda tangan berbasis hash menggabungkan materi rahasia untuk penandatanganan, data publik untuk verifikasi, dan operasi hash yang aman untuk menyediakan autentikasi.

Perbedaan ini penting karena sistem mata uang kripto menggunakan hash dan tanda tangan untuk tujuan keamanan yang berbeda.

Tanda Tangan Berbasis Hash One-Time

Skema tanda tangan one-time dirancang agar satu private key hanya digunakan untuk menandatangani satu pesan dengan aman.

Salah satu contoh paling awal adalah skema tanda tangan one-time Lamport.

Private key Lamport berisi banyak nilai rahasia acak.

Public key berisi hash dari nilai-nilai rahasia tersebut.

Digest pesan menentukan nilai rahasia mana yang diungkapkan dalam tanda tangan.

Verifier melakukan hash terhadap nilai yang diungkapkan lalu membandingkannya dengan public key.

Keterbatasan utamanya adalah penggunaan kembali private key yang sama untuk beberapa pesan akan mengungkap informasi rahasia tambahan.

Penggunaan ulang yang cukup sering dapat memungkinkan penyerang membuat tanda tangan palsu.

Karena itu, tanda tangan one-time merupakan komponen kriptografis yang kuat, tetapi memerlukan sistem untuk membuat dan mengautentikasi banyak kunci one-time yang terpisah.

Tanda Tangan One-Time Winternitz

Tanda tangan one-time Winternitz mengurangi ukuran tanda tangan dengan menggunakan rantai hash, bukan struktur yang lebih besar seperti pada tanda tangan Lamport dasar.

Parameter Winternitz menciptakan kompromi antara ukuran tanda tangan dan komputasi.

Pilihan parameter yang lebih besar dapat mengurangi jumlah elemen tanda tangan, tetapi memerlukan lebih banyak operasi hash.

WOTS+ adalah konstruksi Winternitz yang telah ditingkatkan dan digunakan dalam sistem berbasis hash modern seperti XMSS dan SLH-DSA.

Spesifikasi XMSS dalam RFC 8391 menyebutkan WOTS+ sebagai komponen utama XMSS dan varian multi-tree-nya.

WOTS+ tetap merupakan skema tanda tangan one-time, sehingga biasanya ditempatkan dalam struktur Merkle tree yang lebih besar untuk mengelola banyak kesempatan penandatanganan.

Merkle Tree dalam Tanda Tangan Berbasis Hash

Merkle tree adalah tree berisi hash yang memungkinkan banyak item data dikomitmenkan melalui satu root hash.

Setiap leaf dapat mewakili public key tanda tangan one-time.

Pasangan hash leaf digabungkan dan di-hash untuk membuat node induk.

Proses ini berlanjut sampai tersisa satu Merkle root.

Merkle root berfungsi sebagai komitmen ringkas terhadap setiap public key one-time dalam tree.

Ketika penandatangan menggunakan satu leaf, tanda tangan mencakup jalur autentikasi Merkle.

Jalur tersebut berisi hash tetangga yang diperlukan untuk merekonstruksi root dari leaf yang dipilih.

Verifier memeriksa tanda tangan one-time, lalu menghitung jalur Merkle sampai mencapai root yang diketahui.

Desain ini memungkinkan satu komitmen publik yang ringkas untuk mengautentikasi banyak kunci one-time.

Tanda Tangan Berbasis Hash Stateful

Tanda tangan berbasis hash stateful mengharuskan penandatangan mengingat kunci penandatanganan one-time atau indeks leaf yang telah digunakan.

Status tersebut harus diperbarui secara andal setelah setiap tanda tangan.

Jika kunci one-time yang sama digunakan kembali, keamanan skema dapat gagal secara serius.

Persyaratan ini membuat skema stateful sulit digunakan dalam sistem dengan backup, beberapa perangkat, penandatangan paralel, server failover, atau penyimpanan yang tidak andal.

Backup yang dipulihkan mungkin berisi status lama dan tanpa sengaja menggunakan kembali materi penandatanganan yang sudah digunakan.

Dua perangkat penandatanganan yang menggunakan salinan private key yang sama mungkin memilih indeks yang sama.

Karena itu, NIST memperingatkan bahwa skema stateful memerlukan pengelolaan status yang cermat dan tidak cocok untuk penggunaan umum tanpa batasan.

Skema ini lebih sesuai untuk lingkungan terkendali yang dapat melindungi dan menyinkronkan status penandatanganan secara andal.

Tanda Tangan Berbasis Hash Stateless

Tanda tangan berbasis hash stateless tidak mengharuskan penandatangan menyimpan penghitung yang menunjukkan kunci one-time mana yang harus digunakan berikutnya.

Hal ini memudahkan penggunaannya di berbagai backup, sistem terdistribusi, dan sesi penandatanganan.

SLH-DSA adalah algoritma tanda tangan berbasis hash stateless utama yang telah distandardisasi.

Algoritma ini diturunkan dari pengajuan SPHINCS+ dalam proses kriptografi pascakuantum NIST.

SLH-DSA menggunakan pemilihan pseudorandom dan struktur hash tree berlapis untuk menghindari masalah penggunaan ulang kunci one-time yang dapat berakibat fatal dalam sistem stateful.

Desain stateless meningkatkan keamanan operasional, tetapi membutuhkan tanda tangan yang lebih besar dan komputasi yang lebih banyak.

Keamanannya tetap dapat melemah jika keacakan penandatanganan atau aturan implementasi ditangani secara keliru, tetapi pengembalian status ke versi lama tidak langsung menyebabkan kegagalan seperti yang terkait dengan penggunaan ulang kunci stateful.

Perbandingan Tanda Tangan Berbasis Hash Stateful dan Stateless

Perbedaan terpenting antara tanda tangan berbasis hash stateful dan stateless adalah apakah penandatangan harus melacak indeks penandatanganan yang telah digunakan.

Sistem stateful dapat menghasilkan tanda tangan yang efisien dan dipahami dengan baik jika pengelolaan status dilakukan dengan sempurna.

Sistem stateless lebih aman secara operasional karena tidak memerlukan penghitung permanen yang harus selalu tersinkronisasi.

Sistem stateful mungkin cocok untuk penandatanganan firmware, otoritas sertifikat, atau infrastruktur terkendali dengan frekuensi penandatanganan terbatas.

Sistem stateless mungkin lebih cocok untuk aplikasi terdistribusi, perangkat lunak umum, dan lingkungan yang sulit melakukan sinkronisasi status dengan andal.

Jaringan validator blockchain perlu mempertimbangkan penandatanganan terdistribusi, failover, pemulihan backup, dan produksi pesan yang sering.

Kondisi tersebut dapat membuat pengelolaan status menjadi salah satu pertimbangan desain terpenting.

XMSS

XMSS adalah singkatan dari eXtended Merkle Signature Scheme.

XMSS merupakan sistem tanda tangan digital berbasis hash stateful yang distandardisasi dalam RFC 8391 dan disetujui dalam NIST SP 800-208.

XMSS menggunakan tanda tangan one-time WOTS+ dan Merkle tree untuk membentuk sistem tanda tangan yang lebih besar.

Setiap tanda tangan menggunakan leaf tertentu di dalam tree.

Penandatangan harus memastikan leaf yang sama tidak digunakan dua kali.

XMSS memiliki dasar keamanan yang kuat karena pembuktian keamanannya terutama bergantung pada karakteristik fungsi hash kriptografis yang telah ditetapkan.

Public key XMSS relatif ringkas, tetapi tanda tangannya jauh lebih besar daripada tanda tangan yang umum digunakan akun mata uang kripto saat ini.

XMSS dapat berguna ketika ketahanan kuantum jangka panjang lebih penting daripada ukuran tanda tangan minimal dan status penandatangan dapat dikelola dengan aman.

XMSS Multi-Tree

XMSS Multi-Tree, yang umum ditulis sebagai XMSSMT, menyusun beberapa XMSS tree secara hierarkis.

Tree tingkat atas menandatangani root dari tree tingkat bawah.

Desain ini memungkinkan sistem mendukung lebih banyak tanda tangan tanpa memerlukan satu tree yang sangat besar.

Desain ini juga dapat mendistribusikan komputasi secara lebih efisien sepanjang masa pakai kunci.

Penandatangan tetap harus melacak status karena kunci one-time di tree tingkat bawah tidak boleh digunakan kembali dengan aman.

XMSSMT tercakup dalam RFC 8391 dan rekomendasi tanda tangan berbasis hash stateful NIST.

LMS

LMS adalah singkatan dari Leighton-Micali Signature.

LMS merupakan sistem tanda tangan Merkle tree stateful lain yang disetujui oleh NIST.

Skema ini dijelaskan dalam RFC 8554.

LMS menggunakan konstruksi tanda tangan one-time bernama LM-OTS dan mengautentikasi banyak public key LM-OTS melalui Merkle tree.

Seperti XMSS, LMS mengharuskan penandatangan mencegah penggunaan ulang indeks penandatanganan one-time.

Keamanannya didasarkan pada fungsi hash kriptografis, bukan asumsi teori bilangan yang digunakan oleh banyak sistem public-key konvensional.

LMS sering dipertimbangkan untuk aplikasi seperti penandatanganan kode dan autentikasi firmware, yang operasi penandatanganannya dapat dikendalikan secara terpusat.

Hierarchical Signature System

Hierarchical Signature System, yang umum disebut HSS, menggabungkan beberapa LMS tree secara hierarkis.

Kunci LMS tingkat atas menandatangani public key LMS tree tingkat bawah.

Tree tingkat bawah kemudian menandatangani pesan biasa.

Struktur ini mendukung lebih banyak tanda tangan dan memungkinkan penggantian kunci tingkat bawah setelah leaf one-time-nya digunakan.

HSS tidak menghilangkan persyaratan status.

Setiap LMS tree yang aktif tetap memerlukan pelacakan indeks penandatanganan yang telah digunakan secara benar.

HSS dan LMS distandardisasi bersama dalam RFC 8554 dan disetujui berdasarkan NIST SP 800-208.

SLH-DSA

SLH-DSA adalah singkatan dari Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm.

NIST menerbitkan standar final FIPS 205 pada 13 Agustus 2024.

Algoritma ini diturunkan dari SPHINCS+, yang dievaluasi melalui proses standardisasi kriptografi pascakuantum NIST.

SLH-DSA menggunakan hypertree yang terdiri atas Merkle tree, WOTS+, dan komponen tanda tangan few-time bernama FORS.

Sistem ini tidak memerlukan status penandatangan permanen, sehingga pencadangan dan pengoperasian terdistribusi lebih mudah daripada dengan XMSS atau LMS.

SLH-DSA mendukung berbagai set parameter berbasis fungsi hash SHA-2 atau SHAKE, dengan sasaran keamanan dan kinerja yang berbeda.

Set parameter yang lebih cepat umumnya menghasilkan tanda tangan lebih besar, sedangkan set parameter dengan tanda tangan lebih kecil memerlukan waktu pemrosesan lebih lama.

SLH-DSA menawarkan keamanan pascakuantum yang konservatif, tetapi tanda tangannya jauh lebih besar daripada banyak tanda tangan yang digunakan dalam sistem blockchain saat ini.

SPHINCS+ dan SLH-DSA

SPHINCS+ adalah algoritma yang diajukan dalam kompetisi kriptografi pascakuantum NIST.

SLH-DSA adalah versi standar yang diturunkan dari pengajuan tersebut.

Kedua nama ini terkait, tetapi tidak selalu boleh dianggap sepenuhnya dapat dipertukarkan dalam implementasi teknis.

Sistem yang mengklaim kepatuhan terhadap FIPS 205 harus menerapkan persyaratan SLH-DSA yang telah distandardisasi dan set parameter yang disetujui.

Developer sebaiknya mengikuti standar formal dan tidak menganggap bahwa setiap implementasi SPHINCS+ terdahulu otomatis sesuai dengan SLH-DSA.

FORS

FORS adalah singkatan dari Forest of Random Subsets.

FORS merupakan komponen tanda tangan few-time yang digunakan dalam SLH-DSA.

FORS mengubah digest pesan menjadi pilihan dari beberapa tree kecil.

Nilai rahasia yang dipilih dan jalur autentikasi menjadi bagian dari tanda tangan.

Nilai publik FORS yang dihasilkan kemudian diautentikasi melalui hypertree SLH-DSA yang lebih besar.

FORS membantu sistem stateless menandatangani banyak pesan tanpa mempertahankan penghitung kunci one-time sederhana.

Inilah salah satu alasan tanda tangan SLH-DSA memuat data jauh lebih banyak daripada tanda tangan kurva eliptik biasa.

Mengapa Tanda Tangan Berbasis Hash Dianggap Pascakuantum?

Banyak tanda tangan public-key saat ini bergantung pada sulitnya memecahkan logaritma diskret atau masalah teori bilangan terkait.

Algoritma kuantum Shor dapat memecahkan beberapa masalah tersebut secara efisien pada komputer kuantum toleran kesalahan yang cukup canggih.

Tanda tangan berbasis hash tidak bergantung pada masalah yang sama.

Keamanannya terutama terkait dengan ketahanan preimage, ketahanan second-preimage, ketahanan collision, pembuatan pseudorandom, dan karakteristik fungsi hash terkait.

Algoritma kuantum tetap dapat mengurangi tingkat keamanan efektif pencarian hash.

Algoritma Grover dapat memberikan percepatan sebesar akar kuadrat untuk jenis pencarian brute-force tertentu.

Dampak ini dapat ditangani dengan menggunakan output hash yang cukup besar dan parameter konservatif.

Karena itu, tanda tangan berbasis hash disebut tahan kuantum atau pascakuantum, bukan mustahil diserang secara matematis.

Risiko Kuantum terhadap Tanda Tangan Mata Uang Kripto

Komputer kuantum toleran kesalahan berskala besar dapat mengancam beberapa algoritma tanda tangan yang digunakan jaringan mata uang kripto saat ini.

Jika penyerang dapat memperoleh private key dari informasi public key yang terekspos, penyerang mungkin dapat mengotorisasi transaksi tanpa izin.

Tanda tangan validator, penandatangan bridge, sistem multisignature, akun tata kelola, dan kunci perbendaharaan berumur panjang juga dapat menjadi sasaran.

Ancaman ini tidak hanya terbatas pada koin yang disimpan di wallet biasa.

Protokol konsensus dan sistem komunikasi lintas blockchain juga mungkin bergantung pada skema tanda tangan yang rentan terhadap algoritma kuantum serupa.

Saat ini belum ada komputer kuantum yang ditunjukkan ke publik dengan skala dan koreksi kesalahan yang diperlukan untuk menyerang kunci blockchain utama.

Namun, migrasi blockchain dapat memerlukan waktu bertahun-tahun karena perangkat lunak wallet, aturan konsensus, perangkat keras, aplikasi, prosedur kustodi, dan dana pengguna perlu diperbarui secara terkoordinasi.

NIST menyarankan organisasi mulai mengidentifikasi kriptografi yang rentan dan merencanakan migrasi melalui program kriptografi pascakuantum.

Tanda Tangan Berbasis Hash dan Ethereum

Ethereum saat ini menggunakan sistem tanda tangan yang tidak dirancang untuk menahan komputer kuantum yang cukup canggih.

Lapisan konsensusnya mengandalkan tanda tangan BLS, sedangkan akun eksternal biasa umumnya menggunakan tanda tangan kurva eliptik.

Roadmap pascakuantum terkini Ethereum Foundation membahas penggantian tanda tangan validator dengan desain berbasis hash bernama leanXMSS.

Roadmap tersebut menganggap leanXMSS sebagai arah riset, bukan migrasi mainnet yang telah selesai.

Tanda tangan validator berbasis hash menimbulkan tantangan skalabilitas besar karena ukurannya jauh lebih besar daripada tanda tangan BLS saat ini.

Peneliti Ethereum menjajaki agregasi proof agar banyak tanda tangan besar dapat diverifikasi melalui proof yang lebih kecil.

Portal riset pascakuantum Ethereum menjelaskan pekerjaan terkait tanda tangan berbasis hash, kelincahan kriptografis, autentikasi validator, dan agregasi berbasis proof.

Setiap perubahan final pada Ethereum akan memerlukan riset, implementasi, pengujian, tinjauan komunitas, dan koordinasi peningkatan protokol.

Tanda Tangan Validator Berbasis Hash

Validator menandatangani pesan yang sering dikirim terkait proposal blok, attestasi, finalitas, dan partisipasi konsensus.

Skema tanda tangan pengganti harus mendukung volume pesan yang tinggi tanpa membebani bandwidth atau penyimpanan jaringan.

Tanda tangan stateful menimbulkan risiko tambahan karena validator mungkin menjalankan sistem backup atau berpindah antarperangkat.

Sinkronisasi status yang keliru dapat menyebabkan penggunaan ulang kunci penandatanganan one-time.

Tanda tangan stateless menghindari kegagalan tersebut, tetapi menghasilkan tanda tangan yang lebih besar dan memerlukan lebih banyak pekerjaan verifikasi.

Karena itu, peneliti blockchain mengkaji agregasi, proof rekursif, perangkat keras khusus, dan desain ulang protokol agar tanda tangan validator berbasis hash dapat diterapkan secara praktis.

Tanda Tangan Berbasis Hash dan Wallet Kripto

Wallet kripto dapat menggunakan kunci penandatanganan berbasis hash untuk mengotorisasi transaksi jika blockchain mendukung aturan verifikasi yang diperlukan.

Wallet harus membuat private key yang sesuai, menghitung tanda tangan, melacak status yang diperlukan, dan menyusun transaksi yang kompatibel.

Tanda tangan wallet stateful menimbulkan tantangan serius terkait backup dan penggunaan beberapa perangkat.

Pengguna yang memulihkan backup lama mungkin tanpa sengaja menggunakan kembali indeks penandatanganan yang telah digunakan.

Mobile wallet dan hardware wallet yang menggunakan kunci stateful yang sama juga dapat mengalami konflik status.

Tanda tangan berbasis hash stateless lebih mudah dicadangkan, tetapi dapat menghasilkan transaksi yang jauh lebih besar dan lebih mahal untuk diproses.

Developer wallet juga perlu mempertimbangkan pembuatan seed, rotasi kunci, desain alamat, dukungan perangkat keras, pemulihan pengguna, dan migrasi dari sistem tanda tangan lama.

Tanda Tangan Berbasis Hash dan Smart Contract Wallet

Smart contract wallet terkadang dapat mendukung algoritma tanda tangan baru tanpa mengganti aturan tanda tangan dasar untuk setiap akun di blockchain.

Kontrak dapat memuat logika verifikasi khusus untuk public key berbasis hash.

Pengguna dapat mengirim tanda tangan berbasis hash, kemudian kontrak memverifikasinya sesuai aturan terprogram.

Pendekatan ini dapat memungkinkan akun pascakuantum eksperimental sebelum migrasi seluruh jaringan.

Namun, verifikasi on-chain mungkin memerlukan banyak operasi hash dan mengonsumsi ruang blok atau sumber daya eksekusi yang signifikan.

Developer harus membandingkan manfaat keamanan dengan biaya transaksi, kompleksitas kontrak, dan risiko denial-of-service.

Proof system pada akhirnya dapat memungkinkan kontrak memverifikasi proof ringkas bahwa tanda tangan berbasis hash yang lebih besar valid.

Tanda Tangan Berbasis Hash dan Abstraksi Akun

Abstraksi akun memungkinkan akun menggunakan aturan otorisasi yang dapat diprogram, alih-alih sepenuhnya bergantung pada satu algoritma tanda tangan tetap.

Akun abstrak berpotensi menerima tanda tangan konvensional, tanda tangan berbasis hash, kebijakan multisignature, atau proof yang dihasilkan oleh sistem autentikasi lain.

Fleksibilitas ini dapat mempermudah migrasi pascakuantum karena pengguna dapat memperbarui logika verifikasi akun sebelum tanda tangan tahan kuantum diwajibkan di tingkat protokol.

Abstraksi akun juga menimbulkan tanggung jawab keamanan karena kunci upgrade, modul pemulihan, dan kontrak verifier dapat membuka jalur serangan baru.

Tanda tangan pascakuantum tidak melindungi akun jika penyerang dapat melewatinya melalui modul pemulihan atau kunci administratif yang lemah.

Tanda Tangan Berbasis Hash dan Keamanan Multisignature

Sistem multisignature mengharuskan beberapa kunci yang berwenang menyetujui suatu tindakan.

Tanda tangan berbasis hash dapat disertakan dalam pengaturan multisignature sebagai metode penandatanganan independen.

Kebijakan hibrida dapat mewajibkan tanda tangan konvensional sekaligus tanda tangan berbasis hash.

Pendekatan ini dapat melindungi dari kegagalan satu keluarga kriptografi jika keluarga lainnya masih aman.

Namun, sistem hibrida membuat transaksi lebih besar, verifikasi lebih kompleks, dan prosedur pemulihan lebih sulit.

Sistem harus menjelaskan secara tegas apakah semua tanda tangan diwajibkan atau cukup salah satu tanda tangan.

Aturan fallback yang dirancang dengan buruk dapat menghilangkan manfaat tanda tangan yang lebih kuat.

Tanda Tangan Hibrida

Tanda tangan hibrida menggabungkan tanda tangan dari dua atau lebih algoritma kriptografi.

Salah satu komponennya dapat menggunakan algoritma kurva eliptik saat ini, sementara komponen lainnya menggunakan SLH-DSA atau sistem pascakuantum lain.

Tujuannya adalah mempertahankan keamanan jika salah satu algoritma kelak berhasil dipecahkan.

FAQ kriptografi pascakuantum NIST membahas pendekatan tanda tangan ganda untuk data dan sertifikat digital.

Transisi hibrida dapat mengurangi ketergantungan pada algoritma baru sebelum algoritma tersebut memiliki pengalaman penerapan selama puluhan tahun.

Transisi ini juga meningkatkan kompleksitas implementasi dan memerlukan aturan yang menjelaskan cara menggabungkan hasil verifikasi keduanya.

Jika transaksi dianggap valid ketika salah satu tanda tangan terverifikasi, memecahkan skema yang lebih lemah mungkin sudah cukup untuk menyerang akun.

Jika kedua tanda tangan diwajibkan, akun tetap bergantung pada ketersediaan dan pengoperasian kedua sistem secara benar.

Tanda Tangan Berbasis Hash dan Ruang Blok

Tanda tangan berbasis hash dapat menggunakan ruang blok jauh lebih besar daripada tanda tangan kurva eliptik yang ringkas.

Transaksi yang lebih besar mengurangi jumlah tindakan pengguna yang dapat dimuat dalam satu blok, kecuali kapasitas atau metode agregasi berubah.

Data tambahan juga dapat meningkatkan kebutuhan bandwidth, penyimpanan, waktu propagasi, dan sinkronisasi riwayat.

Biaya ini sangat penting bagi blockchain lapisan dasar karena setiap node validator memproses data yang sama.

Agregasi tanda tangan melalui zero-knowledge proof atau protokol khusus dapat mengurangi jumlah data yang harus diverifikasi langsung oleh setiap node.

Agregasi itu sendiri menimbulkan asumsi kriptografis tambahan, biaya pembuktian, latensi, dan kompleksitas implementasi.

Ukuran Tanda Tangan

Ukuran tanda tangan yang besar merupakan salah satu kelemahan praktis utama tanda tangan berbasis hash.

Tanda tangan SLH-DSA dapat berisi ribuan atau puluhan ribu byte, bergantung pada set parameter yang digunakan.

Tanda tangan XMSS dan LMS juga jauh lebih besar daripada tanda tangan kurva eliptik yang umum digunakan.

Tanda tangan besar mungkin dapat diterima untuk pembaruan perangkat lunak atau sertifikat root yang hanya dilakukan sesekali.

Tanda tangan tersebut lebih sulit diterapkan pada transaksi blockchain berfrekuensi tinggi, ketika setiap byte dapat menimbulkan biaya jaringan dan biaya transaksi.

Pemilihan parameter harus menyeimbangkan ukuran tanda tangan, kecepatan penandatanganan, kecepatan verifikasi, jumlah maksimum tanda tangan, dan tingkat keamanan.

Ukuran Public Key

Public key tanda tangan berbasis hash dapat relatif ringkas karena Merkle root dapat mengomitmenkan banyak kunci one-time.

Ini merupakan keunggulan penting dibandingkan penyimpanan setiap public key one-time secara terpisah.

Public key yang ringkas tidak menghilangkan biaya tanda tangan karena jalur autentikasi dan data tanda tangan one-time tetap harus disertakan.

Dalam sistem blockchain, ukuran public key memengaruhi pembuatan akun, penyimpanan status, witness transaksi, dan pembuatan proof.

Ukuran Private Key

Private key berbasis hash dasar dapat berisi kumpulan besar nilai rahasia acak.

Skema modern umumnya membuat banyak nilai tersebut secara pseudorandom dari master seed yang lebih kecil.

Hal ini dapat mengurangi kebutuhan penyimpanan, tetapi membuat seed sangat sensitif.

Jika master seed dibobol, seluruh kunci penandatanganan one-time turunannya dapat terekspos.

Skema stateful harus mempertahankan seed rahasia sekaligus indeks penandatanganan saat ini.

Mencadangkan seed saja tanpa status terbaru berbahaya karena pemulihannya dapat menyebabkan penggunaan ulang kunci.

Kecepatan Penandatanganan

Penandatanganan berbasis hash memerlukan banyak perhitungan hash dan operasi tree.

Sejumlah set parameter dirancang untuk mempercepat penandatanganan dengan konsekuensi ukuran tanda tangan yang lebih besar.

Set parameter lain mengurangi ukuran tanda tangan, tetapi memerlukan komputasi lebih banyak.

Sistem stateful dapat melakukan praperhitungan node tree atau jalur autentikasi untuk mempercepat penandatanganan.

Praperhitungan menambah kebutuhan penyimpanan dan pengelolaan status.

Wallet dan validator blockchain harus mengevaluasi apakah tanda tangan dapat dibuat dalam batas waktu yang ketat.

Kecepatan Verifikasi

Verifikasi juga memerlukan beberapa perhitungan hash.

Operasi hash umumnya sederhana, diterapkan secara luas, dan mendukung akselerasi perangkat keras.

Namun, memverifikasi ribuan tanda tangan besar di setiap blok tetap dapat menimbulkan biaya total yang signifikan.

Blockchain perlu mempertimbangkan beban verifikasi dalam skenario terburuk karena penyerang dapat mengirim banyak transaksi yang strukturnya valid, tetapi mahal untuk diproses.

Aturan biaya dan batas transaksi mungkin perlu mencerminkan biaya verifikasi yang sebenarnya.

Risiko Pengelolaan Status

Pengelolaan status merupakan risiko operasional utama XMSS, LMS, XMSSMT, dan HSS.

Penandatangan harus mencatat setiap indeks one-time yang telah digunakan sebelum atau selama proses penandatanganan dengan cara yang tetap berfungsi setelah kerusakan sistem atau listrik padam.

Pembaruan harus bersifat atomik agar sistem tidak dapat membuat tanda tangan tanpa menyimpan status baru.

Salinan backup tidak boleh digunakan untuk menandatangani dengan indeks yang sudah kedaluwarsa.

Sistem ketersediaan tinggi harus mengoordinasikan beberapa mesin tanpa penggunaan indeks ganda.

Perangkat keras aman dapat digunakan untuk menegakkan penghitung monotonik atau mengisolasi status penandatanganan.

Rekomendasi stateful NIST membatasi skema ini pada lingkungan yang mampu menerapkan kontrol ketat atas kunci dan status.

Keamanan terhadap Side-Channel

Tanda tangan berbasis hash dapat menarik karena fungsi hash relatif sederhana dan dapat diimplementasikan dengan operasi biasa.

Hal ini dapat memudahkan perlindungan terhadap serangan side-channel tertentu, seperti serangan waktu, analisis daya, atau elektromagnetik, dibandingkan beberapa algoritma teori bilangan yang kompleks.

Tanda tangan berbasis hash tidak otomatis kebal terhadap serangan side-channel.

Percabangan yang bergantung pada rahasia, akses memori, pembuatan angka acak, fault injection, dan kode pengelolaan kunci tetap dapat membocorkan informasi.

Implementasi hardware wallet dan validator harus menggunakan teknik constant-time yang telah ditinjau jika diperlukan.

Persyaratan Keacakan

Keacakan yang aman sangat penting saat membuat private key dan seed berbasis hash.

Nilai rahasia yang dapat diprediksi dapat memungkinkan penyerang merekonstruksi kunci penandatanganan.

Beberapa skema juga menggunakan keacakan per tanda tangan untuk melindungi dari serangan multi-target atau menyamarkan hubungan deterministik.

Generator angka acak yang rusak dapat melemahkan algoritma yang secara matematis aman.

Wallet sebaiknya membuat materi kunci menggunakan sumber angka acak kriptografis tepercaya, bukan timestamp, frasa pilihan pengguna, atau fungsi acak aplikasi biasa.

Habisnya Kunci

Kunci berbasis hash stateful mendukung jumlah tanda tangan aman yang terbatas.

Batasnya bergantung pada tinggi dan hierarki Merkle tree yang dipilih.

Setelah semua kunci one-time yang diizinkan digunakan, pasangan kunci harus dipensiunkan.

Penggunaan kunci melebihi kapasitas yang dirancang dapat menyebabkan penggunaan ulang atau tanda tangan tidak valid.

Sistem harus memantau kapasitas yang tersisa dan merotasi kunci sebelum kapasitasnya habis.

Validator blockchain yang menandatangani banyak pesan perlu merencanakan kapasitas dengan sangat cermat.

Rotasi Kunci

Rotasi kunci mengganti kunci penandatanganan lama dengan yang baru.

Sistem berbasis hash mungkin memerlukan rotasi karena tree stateful hampir kehabisan kapasitas, parameter berubah, atau kunci mungkin telah terekspos.

Sebisa mungkin, kunci lama harus mengautentikasi public key baru.

Protokol blockchain harus menetapkan cara akun, validator, bridge, dan sistem tata kelola memperbarui kunci yang berwenang.

Proses migrasi harus mencegah penyerang mengganti kunci baru dengan kunci miliknya.

Pengguna juga memerlukan prosedur pemulihan yang jelas jika kunci lama hilang sebelum rotasi selesai.

Verifikasi Jangka Panjang

Tanda tangan berbasis hash dapat berguna untuk catatan yang harus tetap dapat diverifikasi selama bertahun-tahun.

Contohnya mencakup rilis protokol, checkpoint historis, citra firmware, berkas genesis, dan keputusan tata kelola.

Verifikasi jangka panjang tetap bergantung pada penyimpanan data yang ditandatangani, public key, pengenal algoritma, set parameter, dan fungsi hash yang diperlukan.

Jika fungsi hash melemah di kemudian hari, sistem mungkin memerlukan timestamping, penandatanganan ulang, atau prosedur migrasi.

Istilah pascakuantum bukan berarti tanda tangan akan tetap aman selamanya tanpa pemeliharaan.

Tanda Tangan Berbasis Hash untuk Rilis Perangkat Lunak

Pengguna mata uang kripto sering memasang aplikasi wallet, klien node, perangkat lunak validator, firmware, dan alat developer.

Tanda tangan rilis membantu pengguna memastikan bahwa perangkat lunak yang diunduh berasal dari tim pengembangan yang berwenang dan tidak diubah setelah ditandatangani.

Tanda tangan berbasis hash yang stateful dapat cocok untuk tujuan ini karena rilis perangkat lunak lebih jarang terjadi dibandingkan transaksi blockchain.

Tim rilis dapat mengendalikan perangkat penandatanganan dan mengelola indeks penandatanganannya dengan cermat.

Tanda tangan rilis pascakuantum dapat melindungi rantai pasokan perangkat lunak jangka panjang dari serangan di masa mendatang terhadap algoritma penandatanganan konvensional.

Pengguna tetap harus memverifikasi kunci publik melalui sumber tepercaya.

Tanda Tangan Berbasis Hash untuk Firmware Hardware Wallet

Hardware wallet memasang firmware yang mengendalikan pembuatan kunci, tampilan transaksi, dan perilaku penandatanganan.

Pembaruan firmware berbahaya dapat mencuri kunci privat atau menampilkan informasi transaksi yang keliru.

Produsen dapat menandatangani firmware agar perangkat hanya menerima pembaruan yang diotorisasi.

Tanda tangan berbasis hash dapat menjadi pilihan untuk autentikasi firmware jangka panjang karena frekuensi pembaruan terbatas dan ketahanan terhadap serangan kuantum mungkin bernilai.

Mekanisme pembaruan juga harus mencegah rollback ke firmware lama yang rentan.

Secure boot, root of trust berbasis hardware, penghitung versi, dan kunci publik yang terlindungi tetap diperlukan.

Tanda Tangan Berbasis Hash untuk Bridge dan Oracle

Bridge dan oracle sering mengandalkan tanda tangan dari komite, operator, atau node terdistribusi.

Tanda tangan tersebut dapat mengotorisasi transfer aset atau melaporkan informasi yang mengendalikan aset kripto bernilai besar.

Kunci publik yang digunakan dalam jangka panjang dapat menjadi sasaran komputer kuantum jika algoritma yang mendasarinya menjadi rentan.

Tanda tangan berbasis hash dapat memberikan perlindungan pascakuantum yang lebih kuat untuk pesan komite.

Namun, ukuran tanda tangan dan persyaratan state yang lebih besar masih dapat menimbulkan biaya untuk verifikasi on-chain.

Bridge tetap rentan jika smart contract, tata kelola, asumsi ekonomi, atau ambang batas validatornya dirancang dengan buruk.

Mengganti algoritma tanda tangan tidak menyelesaikan semua risiko bridge atau oracle.

Tanda Tangan Berbasis Hash untuk Jaringan Layer 2

Jaringan Layer 2 menggunakan sequencer, prover, validator, komite, atau sistem lain untuk memproses transaksi di luar blockchain dasar.

Peserta ini dapat menandatangani batch, state root, pernyataan ketersediaan data, atau pesan lintas layer.

Tanda tangan berbasis hash dapat melindungi pesan tersebut dari serangan kuantum di masa mendatang.

Layer 2 dapat menggabungkan banyak tanda tangan ke dalam satu proof sebelum mengirimkan data ke layer dasar.

Hal ini dapat mengurangi biaya verifikasi on-chain sekaligus mempertahankan kebijakan tanda tangan pascakuantum secara off-chain.

Keamanan desain secara keseluruhan bergantung pada sistem proof, ketersediaan data, kunci upgrade, kontrak bridge, dan aturan sengketa.

Tanda Tangan Berbasis Hash dan Zero-Knowledge Proof

Sistem zero-knowledge proof dapat membantu meringkas verifikasi tanda tangan berbasis hash dalam jumlah besar.

Prover dapat memverifikasi banyak tanda tangan di dalam circuit dan menghasilkan proof yang lebih kecil untuk membuktikan bahwa verifikasi dilakukan dengan benar.

Blockchain memverifikasi proof tersebut alih-alih memproses setiap tanda tangan secara langsung.

Pendekatan ini dapat mengurangi penggunaan blockspace dan biaya verifikasi.

Pendekatan ini juga menambahkan asumsi dan risiko implementasi dari sistem proof yang dipilih.

Pembuatan proof juga harus cukup cepat untuk memenuhi persyaratan waktu jaringan.

Riset pascakuantum Ethereum saat ini menyelidiki pendekatan ini untuk menggabungkan tanda tangan validator dalam jumlah besar.

Agilitas Kriptografi

Agilitas kriptografi adalah kemampuan untuk mengganti atau menambahkan algoritma kriptografi tanpa merancang ulang seluruh sistem.

Hal ini penting bagi blockchain karena tidak ada algoritma tanda tangan yang seharusnya diasumsikan akan tetap aman selamanya.

Wallet yang agile secara kriptografi dapat mendukung beberapa jenis tanda tangan dan memigrasikan aset melalui proses upgrade terautentikasi.

Protokol yang agile secara kriptografi dapat menggunakan kunci publik berversi, validasi akun yang dapat diprogram, atau verifikasi konsensus yang dapat di-upgrade.

Agilitas tidak boleh membuka jalur downgrade yang mudah ke algoritma yang lemah.

Setiap algoritma yang didukung, aturan fallback, dan kunci migrasi menjadi bagian dari attack surface.

Memigrasikan Tanda Tangan Kripto yang Sudah Ada

Memindahkan blockchain dari tanda tangan konvensional ke tanda tangan berbasis hash memerlukan lebih dari sekadar merilis perangkat lunak wallet baru.

Jaringan memerlukan cara untuk mengenali format kunci publik dan tanda tangan yang baru.

Node perlu memperbarui aturan verifikasinya.

Wallet perlu membuat, menyimpan, mencadangkan, dan merotasi kunci baru.

Pengguna perlu memindahkan aset dari akun lama ke akun yang terlindungi.

Validator, bridge, smart contract, sistem tata kelola, dan kebijakan kustodian perlu di-upgrade.

Dana yang tidak aktif menimbulkan masalah sulit karena pemiliknya mungkin belum bermigrasi saat ancaman kuantum menjadi mendesak.

Perancang protokol mungkin memerlukan aturan darurat untuk kunci publik yang terekspos, jenis akun lama, dan aset yang telah lama ditinggalkan.

Simpan Sekarang, Serang Nanti

Frasa “simpan sekarang, serang nanti” biasanya merujuk pada pengumpulan data terenkripsi saat ini agar data tersebut dapat didekripsi setelah kemampuan komputer kuantum meningkat.

Tanda tangan mata uang kripto menimbulkan kekhawatiran terkait yang berbeda.

Data blockchain bersifat publik secara permanen, sehingga kunci publik yang terekspos dan tanda tangan historis dapat dipelajari di masa mendatang.

Penyerang biasanya tidak dapat mengubah transaksi yang telah difinalisasi hanya dengan menemukan kunci privatnya di kemudian hari.

Namun, penyerang mungkin dapat mencuri dana yang masih dikendalikan oleh kunci rentan yang sama atau menyerang sistem yang terus memercayai kunci tersebut.

Karena itu, akun treasury jangka panjang, alamat yang digunakan berulang kali, identitas validator, dan kunci bridge memerlukan perencanaan migrasi sejak dini.

Keunggulan Tanda Tangan Berbasis Hash

Keunggulan utama tanda tangan berbasis hash adalah posisinya yang kuat sebagai kandidat tanda tangan pascakuantum.

Konstruksinya terutama bergantung pada fungsi hash kriptografi yang telah banyak dipelajari.

Tanda tangan ini tidak bergantung pada masalah logaritma diskret yang terancam oleh algoritma Shor.

Sejumlah skema telah memiliki standar formal dari NIST dan IETF.

Operasi hash telah banyak diimplementasikan dan dapat bekerja dengan baik pada hardware maupun software.

Merkle tree memungkinkan banyak kunci publik sekali pakai direpresentasikan oleh satu root.

Desain stateless mengurangi bahaya operasional akibat penggunaan ulang indeks penandatanganan.

Desain stateful dapat berguna untuk lingkungan penandatanganan terkontrol dengan frekuensi rendah.

Kekurangan Tanda Tangan Berbasis Hash

Kekurangan terbesarnya adalah ukuran tanda tangan.

Tanda tangan berukuran besar dapat meningkatkan biaya transaksi mata uang kripto, waktu propagasi blok, kebutuhan penyimpanan, dan bandwidth verifikasi.

Skema stateful memerlukan pengelolaan indeks yang ketat dan dapat gagal dengan serius jika backup atau penanda tangan paralel menggunakan ulang state.

Skema stateless menghindari state permanen, tetapi umumnya membutuhkan lebih banyak data dan komputasi.

Banyak chip wallet, smart contract, klien node, dan protokol blockchain yang ada saat ini belum mendukung algoritma ini.

Tanda tangan berbasis hash juga tidak memiliki kemampuan agregasi native yang ringkas seperti yang ditawarkan sejumlah sistem tanda tangan saat ini.

Agregasi berbasis proof mungkin dapat mengatasi sebagian masalah ini, tetapi menambahkan lapisan kriptografi lain yang kompleks.

Apakah Tanda Tangan Berbasis Hash Tidak Dapat Diretas?

Tanda tangan berbasis hash bukan berarti tidak dapat diretas.

Keamanannya bergantung pada kekuatan fungsi hash yang mendasarinya dan kebenaran keseluruhan konstruksi.

Generator angka acak yang lemah dapat mengekspos materi penandatanganan privat.

Bug software dapat menghitung jalur autentikasi yang salah.

Penggunaan ulang state dapat merusak skema stateful.

Serangan side-channel dapat membocorkan data rahasia.

Pembaruan berbahaya dapat mengganti kunci publik yang digunakan untuk verifikasi.

Penemuan kriptanalisis di masa mendatang dapat melemahkan fungsi hash atau set parameter yang dipilih.

Ketahanan pascakuantum menangani kelas serangan tertentu, bukan semua kegagalan keamanan.

Kesalahpahaman Umum tentang Tanda Tangan Berbasis Hash

Salah satu kesalahpahaman umum adalah anggapan bahwa setiap hash blockchain sudah memberikan otorisasi transaksi yang tahan terhadap serangan kuantum.

Hash transaksi mengidentifikasi data, tetapi tidak menggantikan tanda tangan digital yang digunakan untuk mengotorisasi pembelanjaan.

Kesalahpahaman lainnya adalah anggapan bahwa tanda tangan berbasis hash otomatis berukuran kecil karena output hash berukuran kecil.

Tanda tangan lengkap mencakup data tanda tangan sekali pakai, jalur autentikasi, dan informasi struktural lainnya.

Kesalahpahaman ketiga adalah anggapan bahwa tanda tangan stateful aman selama seed privat terlindungi.

Perlindungan sempurna terhadap state penandatanganan saat ini juga diperlukan.

Kesalahpahaman keempat adalah anggapan bahwa tahan kuantum berarti kebal terhadap semua serangan.

Bug implementasi, phishing, malware, kegagalan tata kelola, dan eksploitasi smart contract tetap mungkin terjadi.

Kesalahpahaman kelima adalah anggapan bahwa blockchain dapat langsung mengadopsi format tanda tangan baru.

Proses migrasi memerlukan koordinasi protokol, wallet, hardware, kustodian, aplikasi, dan pengguna.

Daftar Periksa Keamanan untuk Sistem Tanda Tangan Berbasis Hash

Gunakan hanya algoritma yang telah ditinjau dan set parameter yang teridentifikasi dengan jelas.

Buat seed privat menggunakan generator angka acak yang aman secara kriptografi.

Lindungi seed utama menggunakan hardware aman atau sistem manajemen kunci yang dirancang dengan cermat.

Jangan pernah menyalin kunci privat stateful ke dua penanda tangan independen tanpa desain koordinasi state yang aman.

Buat pembaruan state secara atomik dan tahan terhadap kegagalan daya atau rollback.

Pantau kapasitas penandatanganan yang tersisa untuk kunci XMSS, LMS, XMSSMT, atau HSS.

Autentikasi rotasi kunci agar penyerang tidak dapat mengganti kunci publik pengganti.

Gunakan pemisahan domain persis seperti yang diwajibkan standar.

Uji interoperabilitas menggunakan vektor resmi dan implementasi independen.

Rencanakan migrasi algoritma sebelum skema yang ada menjadi tidak aman.

FAQ

Apa itu tanda tangan berbasis hash?

Tanda tangan berbasis hash adalah tanda tangan digital yang keamanannya terutama mengandalkan fungsi hash kriptografi dan konstruksi hash tree.

Mengapa tanda tangan berbasis hash penting untuk mata uang kripto?

Tanda tangan ini dapat memberikan otorisasi pascakuantum untuk wallet, validator, bridge, sistem tata kelola, rilis software, dan infrastruktur blockchain lainnya.

Apakah tanda tangan berbasis hash tahan terhadap serangan kuantum?

Tanda tangan ini dianggap tahan terhadap serangan kuantum jika menggunakan fungsi hash yang aman dan parameter yang cukup kuat, meskipun algoritma kuantum tetap mengurangi sebagian margin keamanan terhadap brute-force.

Apa itu SLH-DSA?

SLH-DSA adalah algoritma tanda tangan digital berbasis hash stateless yang distandardisasi oleh NIST dalam FIPS 205.

Apakah SLH-DSA sama dengan SPHINCS+?

SLH-DSA adalah algoritma standar NIST yang berasal dari SPHINCS+, tetapi implementasi harus mengikuti FIPS 205 dan tidak menganggap setiap versi SPHINCS+ sebelumnya identik.

Apa itu XMSS?

XMSS adalah sistem tanda tangan Merkle tree stateful yang menggunakan tanda tangan sekali pakai WOTS+ dan memerlukan pelacakan cermat atas indeks penandatanganan yang telah digunakan.

Apa itu LMS?

LMS adalah skema tanda tangan berbasis hash stateful yang menggabungkan tanda tangan sekali pakai LM-OTS dengan autentikasi Merkle tree.

Apa itu HSS?

HSS adalah sistem hierarkis yang menghubungkan beberapa Merkle tree LMS agar struktur kunci dapat mendukung jumlah tanda tangan yang lebih besar.

Apa perbedaan tanda tangan stateful dan stateless?

Tanda tangan stateful mengharuskan penanda tangan melacak kunci sekali pakai yang telah digunakan, sedangkan tanda tangan stateless tidak memerlukan penghitung penandatanganan permanen.

Mengapa penggunaan ulang state berbahaya?

Menggunakan ulang kunci penandatanganan sekali pakai dapat mengungkap cukup banyak informasi rahasia hingga melemahkan atau merusak keamanan skema tanda tangan berbasis hash stateful.

Apa itu tanda tangan Merkle tree?

Tanda tangan Merkle tree menggunakan Merkle root untuk mengautentikasi banyak kunci publik sekali pakai melalui jalur autentikasi berbasis hash yang ringkas.

Apa itu WOTS+?

WOTS+ adalah konstruksi tanda tangan sekali pakai Winternitz yang digunakan sebagai komponen dasar dalam XMSS dan SLH-DSA.

Apa itu FORS?

FORS adalah konstruksi tanda tangan few-time yang digunakan dalam SLH-DSA untuk menandatangani message digest sebelum hasilnya diautentikasi melalui hypertree.

Apakah tanda tangan berbasis hash sudah digunakan oleh blockchain besar?

Tanda tangan ini belum menjadi tanda tangan transaksi standar pada sebagian besar jaringan blockchain besar, meskipun riset aktif dan penerapan khusus terus berkembang.

Apakah Ethereum sekarang menggunakan tanda tangan berbasis hash?

Ethereum saat ini belum menggunakannya sebagai tanda tangan standar validator atau pengguna, tetapi roadmap riset pascakuantumnya sedang mengeksplorasi leanXMSS dan agregasi berbasis proof.

Dapatkah smart contract memverifikasi tanda tangan berbasis hash?

Smart contract dapat menerapkan logika verifikasi yang kompatibel, meskipun biaya komputasi dan data transaksi mungkin signifikan.

Mengapa tanda tangan berbasis hash berukuran besar?

Tanda tangan tersebut harus mencakup nilai tanda tangan sekali pakai, jalur autentikasi Merkle, dan informasi lain yang diperlukan untuk menghubungkan tanda tangan pesan ke root publik.

Dapatkah tanda tangan berbasis hash diagregasi?

Umumnya tanda tangan ini tidak memiliki agregasi native yang ringkas seperti yang tersedia pada beberapa skema saat ini, tetapi sistem proof berpotensi mengagregasi hasil verifikasinya.

Dapatkah hardware wallet menggunakan tanda tangan berbasis hash?

Hardware wallet dapat mendukungnya jika memiliki firmware yang kompatibel, penyimpanan kunci yang aman, kapasitas pemrosesan yang memadai, dan pengelolaan state yang aman jika diperlukan.

Apakah tanda tangan berbasis hash menggantikan enkripsi?

Tidak. Tanda tangan memberikan autentikasi dan integritas, sedangkan enkripsi dirancang untuk menjaga kerahasiaan informasi.

Dapatkah saya mengonversi kunci privat kripto yang sudah ada menjadi kunci berbasis hash?

Umumnya, migrasi yang aman memerlukan pembuatan pasangan kunci berbasis hash baru dan otorisasi kunci publik baru melalui akun yang ada atau aturan protokol.

Apakah tanda tangan berbasis hash lebih aman daripada semua skema pascakuantum lainnya?

Tanda tangan ini memiliki landasan keamanan yang konservatif, tetapi keamanannya juga bergantung pada kebutuhan performa, kualitas implementasi, manajemen kunci, parameter, dan protokol yang digunakan.

Apa risiko utama XMSS dan LMS?

Risiko operasional utamanya adalah penggunaan ulang indeks penandatanganan sekali pakai secara tidak sengaja akibat rollback backup, penandatanganan paralel, atau kegagalan pembaruan state.

Apa risiko utama SLH-DSA?

Keterbatasan praktis utamanya adalah ukuran tanda tangan yang besar dan kebutuhan komputasi yang signifikan, sementara kegagalan implementasi dan keacakan juga tetap menjadi masalah keamanan.

Apakah komputer kuantum akan langsung meretas mata uang kripto?

Tidak ada komputer kuantum yang telah didemonstrasikan saat ini yang dapat melakukan serangan yang diperlukan terhadap kunci blockchain utama, tetapi migrasi harus dimulai sejak dini karena perubahan protokol global memerlukan persiapan ekstensif.

Kesimpulan

Tanda tangan berbasis hash adalah sistem tanda tangan digital yang terutama dibangun dari fungsi hash kriptografi, tanda tangan sekali pakai, dan autentikasi Merkle tree.

Tanda tangan ini sangat relevan bagi mata uang kripto karena menawarkan jalur yang meyakinkan menuju autentikasi transaksi dan validator yang dapat menahan serangan komputasi kuantum yang diketahui.

Skema stateful seperti XMSS, XMSSMT, LMS, dan HSS dapat memberikan keamanan yang kuat, tetapi mengharuskan pelacakan yang tepat atas setiap indeks penandatanganan yang digunakan.

Memulihkan backup lama atau menggunakan kunci stateful yang sama di dua perangkat dapat menyebabkan materi penandatanganan digunakan ulang tanpa sengaja dan sangat melemahkan kunci.

SLH-DSA stateless menghindari persyaratan state permanen tersebut dan menjadi standar final NIST melalui FIPS 205 pada Agustus 2024.

Komprominya, tanda tangan SLH-DSA jauh lebih besar daripada tanda tangan yang biasanya digunakan oleh akun dan validator mata uang kripto saat ini.

Tanda tangan berukuran besar memengaruhi biaya transaksi, blockspace, bandwidth, penyimpanan, sinkronisasi, dan biaya verifikasi.

Karena itu, peneliti blockchain sedang mempelajari abstraksi akun, tanda tangan hibrida, agregasi zero-knowledge, verifikasi yang dapat diprogram, dan agilitas kriptografi.

Riset pascakuantum Ethereum saat ini mencakup tanda tangan validator berbasis hash dan sistem proof yang dirancang untuk meringkas verifikasinya.

Tanda tangan berbasis hash tidak menyelesaikan setiap masalah keamanan kripto.

Malware wallet, pencurian seed, phishing, bug smart contract, tata kelola yang lemah, bridge yang tidak aman, keacakan yang keliru, dan kesalahan implementasi tetap dapat menyebabkan kerugian.

Tanda tangan ini sebaiknya dipahami sebagai teknologi autentikasi yang kuat, bukan solusi keamanan menyeluruh.

Bagi jaringan mata uang kripto, tantangan jangka panjangnya bukan hanya memilih algoritma tanda tangan yang tahan terhadap serangan kuantum.

Tantangan yang lebih besar adalah memigrasikan aset bernilai miliaran dolar dalam akun, aplikasi, sistem validator, dan infrastruktur tanpa mengganggu keamanan jaringan atau meninggalkan pengguna yang tidak aktif.

Tanda tangan berbasis hash menyediakan salah satu fondasi paling matang dan dirancang secara konservatif untuk transisi tersebut.