論文の概要: The Cost of Quantum Resistance: A Hash-Based Commit-Reveal Alternative for Minimizing Blockchain Infrastructure Overhead

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.06853v1
• Date: Thu, 07 May 2026 18:53:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-11 19:43:38.558607
• Title: The Cost of Quantum Resistance: A Hash-Based Commit-Reveal Alternative for Minimizing Blockchain Infrastructure Overhead
• Title（参考訳）: 量子抵抗のコスト: ブロックチェーンインフラストラクチャーを最小化するためのハッシュベースのコミット-リベラルな代替手段
• Authors: Keir Finlow-Bates, Markus Jakobsson, Hossein Siadati,
• Abstract要約: Bitcoinのようなブロックチェーンシステムにおけるポスト量子暗号は、純粋に暗号化の問題として扱われることが多い。 単一シグネチャを持つトランザクションを2つの軽量トランザクションに置き換えるハッシュベースのコミット-リベラル構成を提案する。 このアプローチは、標準的なハッシュ仮定の下でのクォータ後のセキュリティを実現すると同時に、有効なトランザクションフットプリントを、認証イベント当たり1.5$times$から2$times$に拡大する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The transition to post-quantum cryptography in blockchain systems such as Bitcoin and Ethereum is often framed as a purely cryptographic problem. In practice, it also presents significant economic and infrastructural challenges: in globally replicated networks, increases in transaction size and verification cost are multiplied across all participating nodes. Existing post-quantum signature schemes, including lattice-based constructions such as CRYSTALS-Dilithium and stateless hash-based schemes such as SPHINCS+, introduce substantial increases in signature size. At blockchain scale, these increases translate into higher storage, bandwidth, and validation requirements, potentially requiring multiple generations of hardware improvement to become operationally routine. Historical experience suggests that even moderate increases in data footprint can be contentious, as illustrated by the Bitcoin block size debates (2015--2017). We propose a hash-based commit--reveal construction that replaces a single signature-bearing transaction with two lightweight transactions, each containing a fixed-size (32-byte) hash output derived from well-established primitives such as SHA-256, BLAKE, or Keccak. This approach achieves post-quantum security under standard hash assumptions while increasing the effective transaction footprint by only approximately 1.5$\times$ to 2$\times$ per authorization event. These results indicate that practical post-quantum migration may benefit from rethinking transaction semantics rather than directly adopting larger signature schemes, and that viable designs for decentralized systems must account for system-wide cost amplification.
• Abstract（参考訳）: BitcoinやEthereumといったブロックチェーンシステムにおけるポスト量子暗号への移行は、純粋に暗号化の問題として扱われることが多い。 実際には、グローバルに複製されたネットワークでは、トランザクションサイズの増加と検証コストが、すべての参加ノードに掛け合わされる。 CRYSTALS-Dilithiumのような格子ベースの構成やSPHINCS+のようなステートレスハッシュベースのスキームを含む、既存の量子後シグネチャスキームは、シグネチャサイズを大幅に増加させる。 ブロックチェーンのスケールでは、これらの増加はストレージ、帯域幅、バリデーション要件に変換される。 歴史的経験から、Bitcoinブロックサイズに関する議論(2015-2017)で示されているように、データフットプリントの適度な増加も議論の余地がある。 本稿では,SHA-256,BLAKE,Keccakなどの確立されたプリミティブから派生した固定サイズ(32バイト)のハッシュ出力を含む,単一シグナリングトランザクションを2つの軽量トランザクションに置き換えたハッシュベースのコミット-リベラル構成を提案する。 このアプローチは、標準的なハッシュ仮定の下でのクォータ後のセキュリティを実現すると同時に、有効なトランザクションフットプリントを、認証イベント当たり1.5$\times$から2$\times$に拡大する。 これらの結果は,大規模シグネチャスキームを直接採用するのではなく,トランザクションセマンティクスを再考することのメリットを示唆し,分散システムのための実行可能な設計はシステム全体のコスト増幅を考慮しなければならないことを示唆している。

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