Monad 抗量子 Cadence 解构，为什么它的技术路径与以太坊截然相反？
作者：r2Jamong（Four Pillars 研究员）
编译：深潮 TechFlow
深潮导读：随着量子计算硬件的加速演进与美国国家标准与技术研究院（NIST）后量子密码学标准的陆续落地，区块链公链抵御量子攻击已从学术假想演变为迫在眉睫的底层生存战。然而绝大多数人所抱有的“直接用抗量子算法替换现有签名”的设想，在高性能共识吞吐量面前遭遇了毁灭性的物理撞墙。
Four Pillars 研究员 r2Jamong 在这篇深度技术研报中，系统对比了解析了 Monad 最新发布的后量子共识协议 Quantum Cadence 与以太坊抗量子演进路线的根本分野。以太坊坐拥 86 万活跃验证节点，受制于高度分布式网络的通信开销，只能在 12 秒的长槽位中依赖 leanXMSS 签名并借助耗时的 SNARK 证明进行压缩，坚决捍卫去中心化底线；而 Monad 为了守住 100 毫秒的极限槽位，根本无法承受 SNARK 聚合的计算时延，果断选择从共识关键路径中彻底剔除沉重的签名捆绑包。
通过改用轻量级双向认证信道、哈希点对点验票，并将庞大的抗量子签名严格限制在事后惩罚（Slashing）环节，Monad 在 200 节点高并发网络中不仅实现了 231 毫秒的近即时终局性，更将网络上传带宽消耗戏剧性地降低了 27%。本文为行业深刻揭示了一个核心认知：后量子时代的公链安全绝非通用的现成标准，而是一道必须由各个公链在自身架构权衡中独立求解的系统工程难题。
10 月 27 日，Monad 的开发团队 Category Labs 正式揭晓了后量子共识协议 Quantum Cadence。Quantum Cadence 是 Cadence 的抗量子升级版本，而 Cadence 则是 Monad 在今年 7 月推出的多提议者（Multi-proposer）共识协议。
目前 Cadence 本身尚未正式上线主网。因此，Quantum Cadence 应当被理解为高性能 Layer 1 公链 Monad 提前为后量子时代所做战略技术储备的一次前瞻性亮相。
Monad 的 Quantum Cadence 走向了与以太坊后量子设计完全不同的技术方向。以太坊致力于将其易受量子攻击的签名捆绑包重构为抗量子的全新形态；而 Monad 为了实现抗量子性，干脆直接彻底摒弃了签名捆绑包。
两者都是区块链网络，且都运行着相同的执行环境即 EVM。那么，为什么它们在应对后量子时代的技术路径上，会产生如此巨大的分歧？
解密 Monad 的抗量子共识架构
图：Monad 量子抗性 Cadence 共识架构与传统证书交换对比
当今大多数高性能区块链的共识机制都高度依赖法定人数证书（Quorum Certificates，简称 QC）。QC 本质上是一个经过聚合的签名捆绑包，用于证明至少三分之二的验证者对同一个区块投出了赞成票，验证者之间通过相互广播传递这些证书。
BLS 签名让这一过程变得极其廉价，因为成百上千个签名可以被无损压缩聚合为一个仅有 96 字节的微型签名。然而致命的问题在于，量子计算机能够轻易破解 BLS 签名算法。
能够抵御量子计算机攻击的安全签名体积通常极其庞大，而且它们天生极难被有效聚合。
例如由美国国家标准与技术研究院（NIST）标准化的 ML-DSA-44 算法，其生成的单个签名体积就高达 2420 字节。目前没有任何一种后量子签名能够做到像 BLS 签名那样紧凑且迅速地完成聚合。
在缺乏高效聚合机制的情况下，一份共识证书就会迅速膨胀为包含数百个大体积签名的沉重列表。Monad 的 Cadence 共识目标是实现 100 毫秒的超短槽位间隔，并允许多个区块提议者在同一时间并行提交区块。它根本无法承受让每个验证者在每一个槽位中都向全网广播如此庞大证书的网络负荷。
因此，Monad 并没有消极等待更小体积后量子聚合算法的问世，而是选择直接将沉重的签名捆绑包从共识主流程中彻底剔除。
在新的机制下，每个验证者在接收到选票后，由自身在本地独立清点计票并核实是否达到法定人数。网络的安全性（Safety）与活性（Liveness）建立在经过认证的安全通信通道与哈希校验之上，而非依赖层层嵌套的签名证明。
庞大的后量子签名被精简保留，仅用于在事后识别和惩处恶意作恶的违规验证者。在正常情况下，每个验证者在每个槽位中最多只需签署两张选票。
在 10 月 23 日发布的技术论文中，研究团队在 1Gbps 网络连接、200 个验证者、无故障运行路径以及单签名 5000 字节的严苛假设下进行了深度仿真。
在 100 个提议者并行出块的极限场景下，每位验证者的网络上传带宽消耗相比原始 Cadence 协议不升反降，惊人地减少了 27%，从 772Mbps 骤降至 561Mbps。与此同时，交易达成最终确认的时间为 231 毫秒，与原版的 229 毫秒几乎毫无二致。
以太坊的核心矛盾是去中心化，Monad 的核心矛盾是极致速度
图：以太坊 SNARK 签名聚合与 Monad 认证哈希通道性能权衡全景
截至 10 月初，以太坊网络拥有约 86 万名活跃的独立验证者。以太坊准许任何人无门槛加入，让如此庞大且高度去中心化分布的参与者直接相互清点对方的选票是完全不现实的。
因此，以太坊别无选择，只能重构其签名捆绑包。它计划采用基于哈希的签名方案 leanXMSS 来全面替代易受攻击的 BLS 签名，并通过 SNARK 零知识证明来压缩这些本身无法直接合并的大量签名。
生成零知识证明需要消耗可观的时间，但以太坊相对漫长的槽位时间（目前为 12 秒）为吸收这些计算开销提供了充足的缓冲空间。
Monad 的技术诉求则截然相反。Cadence 瞄准的是 100 毫秒的极限槽位间隔，这意味着它根本没有闲暇时间去等待漫长的 SNARK 证明聚合计算。
另一方面，Monad 相对紧凑的 200 个验证者节点规模，使得每个验证者直接在本地计票并核验其他所有人的选票变得完全切实可行。
在应对量子威胁的宏大课题面前，以太坊选择了一种全力保护其极端去中心化特性的架构设计，而 Monad 则选择了一种誓死守护极致吞吐与响应速度的技术路线。
抗量子签名算法无法包治百病：共识架构层面的深度重构
尽管 NIST 已经标准化了能够抵御量子计算机破解的先进签名算法，但这些行业通用标准并不能直接无缝套用到任何处于不同工作场景的网络之中。
在区块链共识领域，仅仅换用后量子签名算法根本无法解决所有工程难题。每一个网络都必须尽早针对自身独特的性能与拓扑瓶颈未雨绸缪，而不是消极等待外部现成方案的救赎。
对于 Monad 而言，实现抗量子性的关键从来都不在于单纯选用某种具体的签名算法，而必须在依赖证书交换的底层共识机制结构层面进行大刀阔斧的重构。
其他区块链网络同样面临着这一终极抉择。EVM 兼容链在迁移常规账户签名时，或许能够借鉴以太坊在账户抽象与抗量子签名领域的探索成果；但在底层的共识架构层面，这完全是各条公链自身的专属课题，没有任何人能够越俎代庖替它们解决。
目前足以真正威胁到主流区块链安全的强大量子计算机尚未问世，业界的普遍预测将其出现时间定在 2030 年代初期至中期。尽管如此，留给公链团队的技术转型时间窗口绝非从容宽裕。
哪怕是以太坊自身，预计其 Layer 1 的抗量子过渡升级也将至少持续至 2029 年；而一项全新的共识机制从学术前沿探索到最终部署至主网环境，往往需要耗费数年的严苛研发与实战检验。
这正是为什么 Monad 团队甚至在 Cadence 协议尚未正式登陆主网之前，就迫不及待地抢先发布了其抗量子版本。
后量子密码学的防御战绝不会因为某家机构确立了一项通行标准就自然尘埃落定。它是一道必须由各个区块链网络在自身独特系统架构的权衡取舍中，亲手独立求解的硬核必答题。