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Quantum Shield

NIST標準の暗号技術を使用した、Ethereum向け耐量子資産保護プロトコル

Quantum Shieldとは？

Quantum Shieldは、**NIST FIPS 204（ML-DSA/Dilithium）およびFIPS 205（SLH-DSA/SPHINCS+）**の耐量子二重署名を、分散型Prover Pool、VRFベースの選出、タイムロック付きカストディと組み合わせることで、スマートコントラクトの資産を量子コンピューティングの脅威から保護します。

主な機能

• 二重PQC署名 — ML-DSA-65 + SLH-DSAによる多層防御
• Prover Pool — VRFを介したステーク加重選出による分散型検証
• タイムロック付きカストディ — 通常時は24時間でロック解除、緊急時はボンド付きの7日間の経路
• Observer Network — 二次スラッシングを備えた独立チャレンジシステム
• オンチェーンガバナンス — veQSトークン投票、セキュリティ評議会、保険基金
• 11のサブアプリケーション — Consumer、Prover、Observer、Explorer、Enterprise、Governance、Admin

アーキテクチャ

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  Frontend (Next.js 15)         11 apps, 136 routes, ja/en i18n │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  Backend API (Rust/Axum)       REST API, SIWE auth, Auto-Claim │
├──────────────────┬──────────────────────────────────────────────┤
│  L1: Sepolia     │  L3: Arbitrum Sepolia                       │
│  • Vault         │  • CoreLayer    • Governor                  │
│  • ProverRegistry│  • veQS         • RewardRouter              │
│  • SPHINCS+ Vfy  │  • QSToken      • InsuranceFund             │
└──────────────────┴──────────────────────────────────────────────┘

9つの主要シーケンス

#	フロー	経路
1	Consumerのロック	フロントエンド → API → DB → L1 Vault
2	通常時のロック解除	24時間のタイムロック → Proverによる検証 → L1での請求
3	緊急時のロック解除	ボンドの預け入れ → 7日間のロック → 緊急経路
4	Proverの登録	ステーク → VRFによる選出 → 証明の生成
5	Observerによるチャレンジ	監視 → チャレンジ → VRFによる裁定
6	スラッシング	二次ペナルティ → L1 ProverRegistry
7	ガバナンス	veQS投票 → L3での提案実行
8	緊急停止	セキュリティ評議会 → L1の一時停止
9	トークンハブ	QSをステーク → veQS → 報酬

技術スタック

レイヤー	技術
フロントエンド	Next.js 15、TypeScript、Tailwind CSS、Wagmi、RainbowKit
バックエンド	Rust、Axum、PostgreSQL、Redis、RabbitMQ
コントラクト	Solidity 0.8.24（Foundry）、Sepolia + Arbitrum Sepoliaにデプロイ
暗号技術	NIST FIPS 204（ML-DSA-65）、FIPS 205（SLH-DSA）、SHA3-256
SDK	WASM（Rust → wasm-pack）、npmで公開可能
テスト	Playwright（E2E）、Vitest、cargo test、Foundry forge test

デプロイ済みコントラクト

L1: Ethereum Sepolia

コントラクト	アドレス
Vault	0x07012aeF87C6E423c32F2f8eaF81762f63337260
ProverRegistry	0x08e1fc1A0d614bc132B48950760c7A291cCB8946
SPHINCS+ Verifier	0xD090b5A627d9bd6D96a8b5f6F504ebCa79980103

L3: Arbitrum Sepolia（12コントラクト）

コントラクト	アドレス
CoreLayer	0xb04F4DFe093dC80420117EDC8300f5EB6F6EDBf0
veQS	0xE72dFa97C9E452dC0b8E6aa026c910D21B20fCAE
Governor	0xe93b8129DC3dBD48E5d78C5A4C156DD1BFa8D65B
QSToken	0xBD66beBE19E664dF143da54808d746192e4f2ee2

すべてのL3コントラクトはSourcifyで検証済みです。

クイックスタート

前提条件

• Docker & Docker Compose
• cargoを含むRust 1.75+
• pnpmを含むNode.js 20+
• Foundry（forge、anvil）

開発環境のセットアップ

# 1. Start infrastructure
docker compose up -d postgres redis rabbitmq l3-node minio minio-init

# 2. Run database migrations
cd src/api/api
DATABASE_URL="postgresql://quantum:quantum_dev@localhost:5432/quantum_shield" sqlx migrate run

# 3. Start backend API (port 8080)
cargo run --bin api-server

# 4. Start frontend (port 3000)
cd src/frontend/web
pnpm install
pnpm dev

検証

curl http://localhost:8080/v1/health
# {"status":"healthy"}

プロジェクト構成

quantum-shield/
├── src/
│   ├── api/api/              # Rust/Axum backend
│   │   ├── src/routes/       # API route handlers
│   │   ├── src/services/     # Business logic
│   │   ├── migrations/       # PostgreSQL migrations (17 files)
│   │   └── config/           # YAML configuration
│   ├── frontend/web/         # Next.js 15 frontend
│   │   ├── src/app/          # App Router pages (11 apps)
│   │   ├── src/components/   # 300+ React components
│   │   ├── src/hooks/        # React Query hooks per app
│   │   └── locales/          # ja/en translations
│   ├── l1/contracts/         # L1 Solidity contracts (Foundry)
│   ├── l3/                   # L3 governance contracts
│   └── frontend/sdk/wasm/    # WASM SDK (Dilithium + SPHINCS+)
├── docs/
│   ├── core/SEQUENCES.md     # 9 core sequence specifications
│   ├── ACTUAL_STATE.md       # Current implementation state
│   └── pitch/                # Pitch deck, grant applications
├── docker-compose.yml        # Development infrastructure
└── .github/workflows/        # CI/CD pipelines

テスト

# Backend
cd src/api/api && cargo test

# Frontend E2E
cd src/frontend/web && npx playwright test

# Smart Contracts
cd src/l1/contracts && forge test

テストカバレッジ: E2Eテスト137件がパス、統合テスト107件、失敗0件。

セキュリティ

• 暗号技術: NIST FIPS 204 ML-DSA-65 + FIPS 205 SLH-DSA（耐量子）
• ハッシュ化: SHA3-256（アプリケーションレイヤーではkeccak256を使用しません）
• 認証: SIWE（Sign-In with Ethereum）+ JWT
• タイムロック: 通常時は24時間、緊急時は担保ボンド付きの7日間
• スラッシング: 悪意のあるProverに対する二次ペナルティ

監査状況

• 内部コードレビュー
• 外部監査（予定）

ライセンス

このプロジェクトはMITライセンスのもとでライセンスされています。詳細はLICENSEをご覧ください。

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耐量子の未来のために構築されました。