The Security Performance Analysis of Blockchain System Based on Post-Quantum Cryptography -- A Case Study of Cryptocurrency Exchanges

目前加密货币交易所使用的区块链系统主要采用椭圆曲线加密（ECC）生成钱包的密钥对，以及椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）生成交易中的签名。因此，随着量子计算技术的成熟，当前的区块链系统面临着量子计算攻击的风险。量子计算机可能会伪造ECDSA生成的签名。因此，本研究分析了当前区块链系统对量子计算攻击的漏洞，并提出了一种基于后量子密码学（PQC）的区块链系统，通过解决和改进每个已识别的弱点来增强安全性。此外，本研究提出了基于PQC的钱包和基于PQC的交易，利用PQC数字签名算法为PQC交易中的输入生成PQC签名，从而防止签名被量子计算伪造。实验结果表明，PQC数字签名算法Dilithium在生成钱包、生成签名和验证签名的效率均优于当前区块链系统中的ECDSA。此外，Dilithium算法还表现出更高的安全级别。

研究当前的区块链系统面临量子计算攻击的漏洞，并提出一种基于后量子密码学的区块链系统，以提高安全性。

使用后量子密码学的数字签名算法生成PQC签名，从而防止量子计算机伪造ECDSA签名。

实验结果表明，Dilithium算法在生成钱包、生成签名和验证签名方面的效率均优于当前区块链系统中的ECDSA。此外，Dilithium算法还展现了更高的安全级别。

目前的研究主要集中在解决当前区块链系统中的安全问题，以及应用后量子密码学来提高安全性。相关的研究包括：“Post-quantum cryptography for blockchain technology”和“Quantum-safe blockchain: a tutorial”。