論文の概要: PQLN: Post-Quantum Security for the Bitcoin Lightning Network's Off-Chain Surfaces
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.13781v1
- Date: Sat, 12 Sep 2026 07:51:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-16 07:15:05.550331
- Title: PQLN: Post-Quantum Security for the Bitcoin Lightning Network's Off-Chain Surfaces
- Title（参考訳）: PQLN:Bitcoinライトニングネットワークのオフチェーンサーフェスに対するポスト量子セキュリティ
- Abstract要約: 我々は、Lightningの量子後拡張であるPQLNを提案する。
PQLNはLightningのゴシップを通じて量子後ノードIDを配布する。
トランスポートハンドシェイクをハイブリダイズし、請求書にポストクォータムシグネチャを追加し、提案されたクォータムキーをコミットする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.31498833540989407
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: A cryptographically relevant quantum computer will break the elliptic-curve cryptography behind Bitcoin and its Lightning Network, the most widely used payment channel network. Even a post-quantum consensus upgrade of Bitcoin would not cover Lightning's off-chain surfaces, so its gossip, peer transport, invoices, payment onions, and offers need separate protection. An adversary can already record Lightning's encrypted traffic today and decrypt it once such a computer exists. Lightning can therefore move to post-quantum cryptography now, without waiting for Bitcoin, and stop such harvest-now-decrypt-later attacks along with node impersonation, invoice forgery, and payment deanonymization. In this paper, we propose PQLN, a hybrid post-quantum extension of Lightning that protects all of these surfaces with the lattice-based standards ML-DSA and ML-KEM. PQLN distributes post-quantum node identities through Lightning's gossip, hybridizes the transport handshake, adds post-quantum signatures to invoices, commits post-quantum keys in offers, and makes payment onions hybrid. Since post-quantum material is much larger than its elliptic-curve counterpart, we introduce techniques that fit it into Lightning's existing message formats and size limits. We analyze the security of PQLN against a quantum adversary and implement it in rust-lightning, a major Lightning implementation. Our evaluation with real Lightning nodes shows that PQLN nodes interoperate with unmodified nodes. The added cryptographic operations take at most 0.33 milliseconds, and the main cost is communication, since gossip data grows about tenfold with ML-DSA and about fourfold with the smaller Falcon. To our knowledge, PQLN is the first post-quantum design, implementation, and evaluation for Lightning.
- Abstract（参考訳）: 暗号的に関連のある量子コンピュータは、Bitcoinとその最も広く使われている決済チャネルネットワークであるLightning Networkの背後にある楕円曲線暗号を破る。
取引後のBitcoinのコンセンサスアップグレードでさえ、Lightningのオフチェーン表面をカバーしていないため、ゴシップ、ピアトランスポート、請求書、支払いオニオンなど、さまざまな保護が必要になります。
敵はすでにLightningの暗号化されたトラフィックを記録し、そのようなコンピュータが存在すると復号できる。
したがってLightningは、Bitcoinを待つことなく、現在量子後暗号に移行でき、ノードの偽造、請求偽造、支払いの匿名化とともに、後に解読される攻撃を止めることができる。
本稿では,これらすべての面を格子ベースの標準ML-DSAとML-KEMで保護するLightningの量子後拡張であるPQLNを提案する。
PQLNは、Lightningのゴシップを通じて量子後ノードIDを配布し、トランスポートハンドシェイクをハイブリダイズし、請求書に量子後シグネチャを追加し、提案された量子後キーをコミットし、支払いオニオンをハイブリッドする。
量子後材料は楕円曲線よりもはるかに大きいため、Lightningの既存のメッセージフォーマットやサイズ制限に適合する技術を導入する。
我々は、量子敵に対するPQLNのセキュリティを分析し、主要なLightning実装であるrust-lightningで実装する。
実際のLightningノードによる評価は、PQLNノードが修正されていないノードと相互運用可能であることを示している。
追加の暗号処理は0.33ミリ秒であり、ゴシップデータはML-DSAの約10倍、ファルコンの約4倍に成長するため、通信が主なコストである。
私たちの知る限り、PQLNはLightningの最初の量子後設計、実装、評価です。
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