Переход распределенных реестров к постквантовым цифровым подписям обычно сводят к замене алгоритма подписи. Однако в блокчейн-системе подпись определяет не только криптографическую проверку подлинности, но и размер транзакции, плотность блока, скорость роста цепочки, пропускную способность и время проверки блока. В работе экспериментально оценены архитектурные последствия размещения постквантовых подписей ML-DSA и SLH-DSA на четырех уровнях, а именно подписи каждой транзакции, гибридной подписи транзакции, подписи заголовка блока узлом-валидатором и подписи контрольной точки. Исследованы двадцать три схемы, включая две классические, три варианта ML-DSA, двенадцать вариантов SLH-DSA и шесть гибридных схем; выполнено шесть тысяч девятьсот измерений операций формирования ключей, формирования и проверки подписи, дополненных имитационным моделированием плотности блока и времени его проверки. Показано, что даже наиболее компактная постквантовая схема при размещении подписи в каждой транзакции снижает плотность блока и пропускную способность почти в пятнадцать раз, а для полного семейства хеш-основанных схем падение плотности достигает от тридцати до ста девяноста трех раз, тогда как при подписи заголовка блока или контрольной точки прирост роста цепочки не превышает полутора процентов. Основной результат состоит в том, что уровень архитектурного размещения подписи является самостоятельным фактором пригодности постквантовой схемы, поскольку одна и та же схема может быть неприемлема на уровне транзакции и практически применима на уровне блока или контрольной точки.
The migration of distributed ledgers to post-quantum digital signatures is commonly reduced to replacing the signature algorithm. In a blockchain system, however, the signature governs not only cryptographic authentication but also the transaction size, block density, chain growth rate, throughput and block verification time. This study experimentally assesses the architectural consequences of placing the post-quantum signatures ML-DSA and SLH-DSA at four levels, namely per-transaction signing, hybrid per-transaction signing, signing of the block header by a validator node, and signing of a checkpoint. Twenty-three schemes were examined, including two classical schemes, three ML-DSA variants, twelve SLH-DSA variants and six hybrid schemes; six thousand nine hundred measurements of key generation, signing and verification were performed and complemented by a simulation of block density and verification time. It is shown that even the most compact post-quantum scheme, when the signature is placed in every transaction, reduces block density and throughput almost fifteenfold, while for the full family of hash-based schemes the density drop reaches thirty to one hundred ninety-three times, whereas signing the block header or a checkpoint increases chain growth by no more than one and a half percent. The principal result is that the architectural level of signature placement is an independent factor of the suitability of a post-quantum scheme, since the same scheme may be unacceptable at the transaction level yet practically applicable at the block or checkpoint level.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.