Kuantum Sonrası Güvenlik

QoreChain, kuantum sonrası kriptografi (post-quantum cryptography, PQC) ile genesis'te inşa edilmiştir — sonradan bir yükseltme olarak eklenmemiştir. x/pqc modülü, uzun vadeli dayanıklılık için yönetişim kontrollü bir algoritma çevikliği çerçevesiyle birlikte birincil kriptografik ilkeller olarak kafes tabanlı dijital imzalar ve anahtar kapsülleme sağlar.

Tam PQC temeli — Dilithium-5 (imzalar) + ML-KEM-1024 (KEM) + SHAKE-256 (hash) — artık tamamlandı ve ağ varsayılanıdır. Mevcut zincir sürümü itibarıyla (v3.1.82), hibrit imzalar cosmos işlem yolunda varsayılan olarak gereklidir: hybrid_signature_mode = required ve allow_classical_fallback = false. Her cosmos yolu işlemi, klasik secp256k1 imzasının yanında bir Dilithium-5 imzası taşımalıdır; bir PQC hesabından gelen yalnızca klasik işlemler reddedilir ve klasik geri dönüş (downgrade) yolu kapalıdır.

Tasarım İlkeleri

• Varsayılan olarak PQC gerekli: Cosmos yolunda kuantum sonrası imzalar zorunludur. Tek başına klasik secp256k1 imzaları artık yeterli değildir — allow_classical_fallback = false.
• Varsayılan olarak hibrit: Cosmos işlemleri aynı anda hem bir klasik secp256k1 imzası hem de bir Dilithium-5 PQC imzası taşır. Yalnızca klasik geri dönüş kapalıdır.
• Algoritma çevikliği: Kriptografik algoritma kayıt defteri yönetişim kontrollüdür ve ağın hard fork olmadan yeni algoritmalar benimsemesine veya ele geçirilmiş olanları kullanımdan kaldırmasına olanak tanır.
• Deterministik doğrulama: Tüm imza doğrulaması, doğrulayıcı düğümleri genelinde deterministik ve yeniden üretilebilirdir.

Desteklenen Algoritmalar

Algoritma	Standart	Kategori	NIST Düzeyi	Genel Anahtar	Özel Anahtar	İmza / Şifreli Metin	Paylaşılan Sır
Dilithium-5	ML-DSA-87 (FIPS 204)	İmza	5	2,592 bayt	4,896 bayt	4,627 bayt	--
ML-KEM-1024	FIPS 203	Anahtar Kapsülleme	5	1,568 bayt	3,168 bayt	1,568 bayt	32 bayt

Her iki algoritma da en yüksek standartlaştırılmış güvenlik kategorisi olan NIST Güvenlik Düzeyi 5'te çalışır ve hem klasik hem de kuantum rakiplere karşı AES-256'ya eşdeğer koruma sağlar.

Kriptografik Arka Uç

PQC işlemleri, kafes tabanlı imzalama, doğrulama ve anahtar kapsüllemeyi QoreChain çalışma zamanına sunan yüksek performanslı, bellek güvenli bir kriptografik arka uçta uygulanır. Arka uç şunları sağlar:

Algoritmaya özel işlemler:

• Dilithium-5 anahtar üretimi, imzalama ve doğrulama
• ML-KEM-1024 anahtar üretimi, kapsülleme ve kapsül açma
• Deterministik rastgele işaret üretimi (seed, epoch)

Algoritmaya duyarlı işlemler:

• Keygen(algorithmID) — Kayıtlı herhangi bir algoritma için bir anahtar çifti üret
• Sign(algorithmID, privkey, message) — Bir imza oluştur
• Verify(algorithmID, pubkey, message, signature) — Bir imzayı doğrula
• AlgorithmInfo(algorithmID) — Anahtar/çıktı boyutlarını sorgula
• ListAlgorithms() — Desteklenen tüm algoritmaları listele

Tüm imzalama ve doğrulama işlemleri deterministiktir ve her doğrulayıcı düğümünde ve desteklenen platformda aynı sonuçları üretir.

Bu aynı ilkeller — ML-DSA (FIPS-204), ML-KEM (FIPS-203) ve SHAKE-256 (FIPS-202) — altı dilde (JavaScript/TypeScript, Rust, Go, C, Python, Java) tek tutarlı, bayt uyumlu bir API sağlayan açık kaynaklı qorechain-pqc kütüphanesi aracılığıyla cüzdanlar ve entegrasyon yapanlar için kullanılabilir. Kuantum Sonrası İmzalama sayfasına bakın.

Anahtar Kaydı

Hesaplar, PQC anahtarlarını MsgRegisterPQCKey (eski, varsayılan olarak Dilithium-5) veya MsgRegisterPQCKeyV2 (algoritmaya duyarlı) aracılığıyla kaydeder. Her mesaj şunları içerir:

• Sender: Anahtarı kaydeden hesap adresi.
• PublicKey: PQC genel anahtar baytları.
• AlgorithmID: PQC algoritma tanımlayıcısı (yalnızca v2).
• KeyType: Üç kayıt modundan biri:

Anahtar Türü	Açıklama
hybrid	Hem klasik (ECDSA) hem de PQC anahtarları. İşlemler çift imza taşır.
pqc_only	Yalnızca PQC anahtarı. Klasik imza gerekli değildir.
classical_only	Yalnızca klasik anahtar. PQC koruması yok (önerilmez).

Hibrit İmzalar

Hibrit imza sistemi, cosmos yolu işlemlerinin aynı anda hem bir klasik imza hem de bir PQC imzası taşımasını gerektirir. Bu, derinlemesine savunma sağlar: bir şema kırılsa bile diğeri işlemi korur.

hybrid_signature_mode = required ağ varsayılanıyla, her cosmos yolu işlemi secp256k1 imzasının yanında Dilithium-5 uzantısını içermelidir. Tek istisnalar (önyükleme için) genesis gentx'leri (yükseklik 0) ve hesapların ilk PQC anahtarlarını kaydedebilmesi için yalnızca klasik olmalarına izin verilen PQC anahtar kaydı/geçiş işlemleridir (MsgRegisterPQCKey, MsgRegisterPQCKeyV2, MsgMigratePQCKey).

EVM işlemleri etkilenmez. EVM işlemleri ayrı bir eth_secp256k1 ante yolunda (QoreChain EVM Motoru yolu) kimlik doğrulaması yapılır ve asla hibrit PQC uzantısı gerektirmez. Hibrit gereksinimi yalnızca cosmos işlem yoluna uygulanır.

Eş İmzalama Akışı

Uyumlu bir cosmos işlemi üretmek için, klasik secp256k1 imzası standart imza baytları üzerinden hesaplanır (bunlar PQC uzantısını hariç tutar) ve bir Dilithium-5 imzası hesaplanarak PQCHybridSignature uzantısı olarak eklenir. Standart CosmJS / aktarıcı araçları, cosmos yolunda işlem yapmak için bu uzantıyı üretmelidir. Bugün bu şu şekilde yapılır:

• qorechaind tx pqc gen-key — bir Dilithium-5 anahtarı üret.
• qorechaind tx pqc cosign — bir işleme Dilithium-5 eş imzasını ekle.
• QoreChain SDK'sının hibrit imzalaması — includePqcPublicKey ile buildHybridTx (ilk kullanımda otomatik kayıt için PQC genel anahtarını gömer).

secp256k1 (ECDSA) artı ML-DSA-87 (Dilithium-5) ile imzalanmış, zincir genelinde uygulama modu altında ante işleyici tarafından doğrulanan bir işlem.

TX Uzantı Formatı

PQC imzaları, işlemlere /qorechain.pqc.v1.PQCHybridSignature tür URL'sine sahip bir TX uzantısı olarak eklenir:

{
  "algorithm_id": 1,
  "pqc_signature": "<4627 bytes for Dilithium-5>",
  "pqc_public_key": "<2592 bytes, optional>"
}

pqc_public_key alanı isteğe bağlıdır. Mevcutsa ve hesabın kayıtlı bir PQC anahtarı yoksa, ante işleyici anahtarı ilk kullanımda otomatik kaydeder.

PQCHybridVerifyDecorator

PQCHybridVerifyDecorator ante işleyicisi, hibrit imzaları üç yönlü doğrulama mantığıyla işler:

Senaryo	Hesabın PQC Anahtarı Var	Uzantı Mevcut	Uzantıda Genel Anahtar	Sonuç
Yol 1	Evet	Evet	--	PQC imzasını kayıtlı anahtara karşı doğrula
Yol 2	Hayır	Evet	Evet	Anahtarı otomatik kaydet, imzayı doğrula
Yol 3a	Hayır	Hayır	--	Optional modu: Yalnızca klasik işleme izin ver
Yol 3b	Hayır	Hayır	--	Required modu: İşlemi reddet
Yol 4	Evet	Hayır	--	Standart PQCVerifyDecorator tarafından işlenir

Hibrit İmza Modları

Zincir genelindeki hibrit uygulama düzeyi yönetişimle yapılandırılabilir. Mevcut ağ varsayılanı required'dır:

Mod	ID	Varsayılan	Davranış
Disabled	0	Hayır	Yalnızca klasik imzalar. PQC uzantıları yok sayılır.
Optional	1	Hayır	PQC uzantıları mevcutsa doğrulanır. PQC anahtarı olmayan hesaplar yalnızca klasik imzalarla işlem yapabilir.
Required	2	Evet	Tüm cosmos yolu işlemleri hem klasik hem de PQC imzaları taşımalıdır. PQC uzantısı olmayan işlemler reddedilir.

Ağ geçişini tamamladı: Optional (genesis) → Required (v3.1.71'den bu yana mevcut varsayılan, allow_classical_fallback = false ile). Üç mod yönetişim kontrollü kalır ve öneriyle ayarlanabilir.

Algoritma Çevikliği Çerçevesi

Algoritma çevikliği çerçevesi, PQC algoritmaları için yönetişim kontrollü bir kayıt defteri sağlar ve ağın yeni algoritmalar eklemesine, savunmasız olanları kullanımdan kaldırmasına ve hesapları geçirmesine olanak tanır — hepsi hard fork olmadan.

Algoritma Yaşam Döngüsü

Kayıtlı her algoritmanın bir yaşam döngüsü statüsü vardır:

active --> migrating --> deprecated --> disabled

Statü	Açıklama
Active	Tamamen işlevsel. Yeni anahtar kayıtları ve doğrulamaları kabul edilir.
Migrating	Çift imza süresi aktiftir. Hesaplar, yedek algoritmaya geçmeye teşvik edilir. Hem eski hem de yeni imzalar kabul edilir.
Deprecated	Mevcut imzalar hâlâ doğrulanabilir, ancak yeni anahtar kayıtları kabul edilmez.
Disabled	Acil durum kapatma anahtarı. Algoritma hiçbir imzayı doğrulayamaz. Bir güvenlik açığı keşfedildiğinde kullanılır.

Çift İmza Geçişi

Bir algoritma kullanımdan kaldırıldığında, bir geçiş süresi başlar (varsayılan: 1,000,000 blok, 6s/blokta yaklaşık 69 gün). Bu süre boyunca:

1. Kullanımdan kaldırılan algoritmayı kullanan anahtarlara sahip hesaplar, yedeğe geçmelidir.
2. Geçiş, çift imza gerektirir (MsgMigratePQCKey): biri eski anahtardan, biri yeni anahtardan, her ikisinin de sahipliğini kanıtlar.
3. Geçiş süresi boyunca her iki algoritma da doğrulama için kabul edilir.

Yönetişim Mesajları

Mesaj	Açıklama
MsgAddAlgorithm	Kayıt defterine yeni bir PQC algoritması eklemeyi önerir. Tam AlgorithmInfo (ad, kategori, NIST düzeyi, anahtar boyutları) içerir. Yönetişim aracılığıyla gönderilmelidir.
MsgDeprecateAlgorithm	Bir algoritma için kullanımdan kaldırma sürecini başlatır. Yedek algoritmayı ve blok cinsinden geçiş süresini belirtir.
MsgDisableAlgorithm	Bir algoritmayı hemen acil olarak devre dışı bırakır. Bir gerekçe dizesi gerektirir. Bir kriptografik güvenlik açığı keşfedildiğinde kullanılır.

Genişletilebilirlik

Yeni bir algoritma eklemek şunları gerektirir:

1. Algoritmayı, birleşik imzalama ve doğrulama arayüzü arkasındaki kriptografik arka uçta uygulamak.
2. Algoritma meta verisiyle bir MsgAddAlgorithm yönetişim önerisi göndermek.
3. Onaylandığında, algoritma anahtar kaydı ve doğrulama için kullanılabilir hale gelir.

SHAKE-256 Hash

v3.1.73 itibarıyla, SHAKE-256 (SHA-3 genişletilebilir çıktı fonksiyonu), qorehash paketi tarafından sağlanan, QoreChain genelinde varsayılan uygulama hash'idir — Dilithium-5 imzaları ve ML-KEM-1024 anahtar kapsüllemenin yanında kuantuma dayanıklı kriptografik temeli tamamlar. x/pqc modülü saf Go SHAKE-256 yardımcı programları sağlar:

Fonksiyon	Açıklama	Çıktı
SHAKE256Hash(data, outputLen)	Değişken uzunlukta SHAKE-256 özeti	Rastgele uzunluk
SHAKE256Hash32(data)	Standart 256 bitlik SHAKE-256 özeti	32 bayt
SHAKE256ConcatHash(left, right)	Birleştirilmiş girdilerin hash'i	32 bayt
SHAKE256DomainHash(domain, data)	Alan ayrımlı hash	32 bayt

Bu yardımcı programlar, varsayılan uygulama hash'ini destekler ve şunlar için kullanılır:

• Merkle ağacı düğümü hash'leme
• Katmanlar arası kanıtlamalarda hash taahhütleri
• Farklı hash bağlamları için alan ayrımı (örneğin, "leaf:" ile "node:" karşılaştırması)

Köprü PQC

Tüm çapraz zincir köprü kanıtlamaları ve durum taahhütleri Dilithium-5 imzaları kullanır. x/multilayer modülü, her MsgAnchorState gönderiminde PQC toplu imzalar gerektirir ve ML-KEM taahhütleri, köprü aktarıcıları arasındaki anahtar değişim kanallarını güvence altına alır.

Bu, köprü altyapısında klasik kriptografi kullanımıyla çapraz zincir güvenliğinin bozulmamasını sağlayarak protokol yığını genelinde kuantum direncini korur.

Modül Parametreleri

Parametre	Tür	Varsayılan	Açıklama
pqc_primary	bool	true	PQC, birincil imza şemasıdır
allow_classical_fallback	bool	false	Yalnızca klasik geri dönüş kapalıdır; cosmos işlemleri hibrit olmalıdır
min_security_level	int32	5	Kabul edilen algoritmalar için asgari NIST güvenlik düzeyi
default_migration_blocks	int64	1,000,000	Blok cinsinden varsayılan çift imza geçiş süresi
default_signature_algo	AlgorithmID	1 (Dilithium-5)	Yeni anahtar kayıtları için varsayılan imza algoritması
hybrid_signature_mode	HybridSignatureMode	2 (Required)	Zincir genelinde hibrit imza uygulama düzeyi

İlgili

• Kuantum Sonrası İmzalama — bu ilkeller ve hibrit imzalama için açık kaynaklı qorechain-pqc kütüphanesi (altı dil).
• Cüzdan Kurulumu — PQC destekli hesaplar oluşturun ve yönetin.
• SDK Hesapları ve PQC imzalaması — koddan anahtarlar ve kuantum sonrası imzalama.
• Zincir Parametreleri — varsayılan algoritmalar ve geçiş ayarları.
• Köprü Mimarisi — çapraz zincir paketlerinde PQC doğrulaması.