LayerZero Labs 发布 Aerie：普通笔记本实现量子抗性签名聚合

LayerZero Labs 近日发布名为 Aerie 的新型研究系统，可在未配备专用显卡的 Apple 笔记本电脑上，于不到 0.7 秒内完成超过三万份基于 Falcon 算法的量子抗性签名聚合，展现出极高的实用性与可部署性。

Aerie 的核心性能表现

在搭载 M4 Max 芯片的设备上，使用 16 个工作线程处理 32,768 个 Falcon-512 签名批次时，Aerie 的聚合时间仅为 0.65 秒，峰值内存占用约 2.1 GiB。对于包含 16,384 个 Falcon-1024 签名的工作负载，相同条件下耗时 0.63 秒。尽管 Falcon-1024 安全等级更高、计算开销更大，但系统仍保持高效运行。

若仅启用单线程模式，生成任一工作负载的证明需约 4.3 秒，表明多线程并行对性能提升至关重要。

解决区块链验证瓶颈

当前以太坊采用 BLS 签名机制将约 3.2 万名验证者投票合并为一个紧凑签名，但该方案不具备抵御量子攻击的能力。随着美国国家标准与技术研究院（NIST）推进后量子密码标准，Falcon 成为候选算法之一，然而其原生缺乏聚合能力，成为大规模应用的主要障碍。

Aerie 提出一种直接批量构建数字签名有效性证明的方法，将数千个独立签名整合为单一可验证证明，无需递归生成中间结果，极大简化了验证流程。

验证效率与证明体积优化

基准测试显示，在单核环境下检查一个 32,768 签名的 Falcon-512 聚合体仅需 54 毫秒，远优于单独验证所需 519 毫秒。当使用 16 个线程时，验证时间进一步缩短至 11.6 毫秒，相较之下原始签名验证耗时 42.9 毫秒。

Aerie 的标准聚合体大小为 1,346 KiB，其中 66 KiB 用于数学证明部分，其余数据保留每个签名的“盐”值，用于哈希计算。整体尺寸约为传统填充式签名的十六分之一，每签名平均仅 42.1 字节。

团队还提出一种“共享盐”版本，理论上可将完整聚合体压缩至约 66 KiB，但该方案依赖特定签名策略与安全假设，尚未被正式确认合规性。

与现有系统的对比优势

与早期系统 Orthus 相比，Aerie 在相同服务器环境下实现 1.5 倍的证明生成速度提升、38 倍的验证加速，且证明体积缩小 1.7 倍。值得注意的是，该对比未计入 Orthus 缺失的签名格式校验环节。

与以太坊生态中的 leanVM 对比，尽管 leanVM 在单线程验证方面表现更优（约 6 毫秒），但在吞吐量上差距显著——在相同硬件条件下，Aerie 处理 32,768 个 Falcon-512 签名的效率是 leanVM 处理 900 个 XMSS 签名的 29 倍。

标准化背景与未来规划

NIST 已于 2024 年 8 月正式定稿 ML-DSA 与 SLH-DSA 两项后量子签名标准，而 Falcon 仍处于持续标准化进程中。机构建议组织从 2035 年起逐步淘汰易受量子攻击的算法，高风险系统需提前迁移。

LayerZero 表示，尽管 Aerie 已支持 ML-DSA 的聚合功能，但具体性能参数与实施细节仍在完善中。与此同时，以太坊基金会设定 2029 年底前完成共识层、执行层及数据层的量子抗性改造目标，并计划自 2027 年起引入外部专家评估进展。

一项关于“准备就绪”的存款合约草案已于 8 月提交，提出逐步停用 BLS 签名并启用可变长度加密数据，但目前仍处于草稿阶段，待技术审查与反馈。