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Quantum Shield

使用 NIST 标准化密码学保护 Ethereum 资产的后量子协议

什么是 Quantum Shield？

Quantum Shield 通过采用 NIST FIPS 204（ML-DSA/Dilithium） 和 FIPS 205（SLH-DSA/SPHINCS+） 双重后量子签名，并结合去中心化证明者池、基于 VRF 的选择机制和时间锁托管，保护智能合约资产免受量子计算威胁。

主要功能

• 双重 PQC 签名 — ML-DSA-65 + SLH-DSA，提供纵深防御
• 证明者池 — 通过按质押权重选择的 VRF 实现去中心化验证
• 时间锁托管 — 正常解锁需 24h，紧急通道需 7 天并缴纳保证金
• 观察者网络 — 具备二次惩罚机制的独立挑战系统
• 链上治理 — veQS 代币投票、安全委员会、保险基金
• 11 个子应用 — Consumer、Prover、Observer、Explorer、Enterprise、Governance、Admin

架构

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  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 个核心流程

#	流程	路径
1	用户锁定	前端 → API → DB → L1 Vault
2	正常解锁	24h 时间锁 → 证明者验证 → L1 领取
3	紧急解锁	存入保证金 → 锁定 7 天 → 紧急通道
4	证明者注册	质押 → VRF 选择 → 生成证明
5	观察者挑战	监控 → 挑战 → VRF 仲裁
6	惩罚	二次惩罚 → L1 ProverRegistry
7	治理	veQS 投票 → 在 L3 上执行提案
8	紧急暂停	安全委员会 → 暂停 L1
9	代币中心	质押 QS → veQS → 奖励

技术栈

层	技术
前端	Next.js 15、TypeScript、Tailwind CSS、Wagmi、RainbowKit
后端	Rust、Axum、PostgreSQL、Redis、RabbitMQ
合约	Solidity 0.8.24（Foundry），部署至 Sepolia + Arbitrum Sepolia
密码学	NIST FIPS 204（ML-DSA-65）、FIPS 205（SLH-DSA）、SHA3-256
SDK	WASM（Rust → wasm-pack），可发布至 npm
测试	Playwright（E2E）、Vitest、cargo test、Foundry forge test

已部署合约

L1：Ethereum Sepolia

合约	地址
Vault	0x07012aeF87C6E423c32F2f8eaF81762f63337260
ProverRegistry	0x08e1fc1A0d614bc132B48950760c7A291cCB8946
SPHINCS+ Verifier	0xD090b5A627d9bd6D96a8b5f6F504ebCa79980103

L3：Arbitrum Sepolia（12 个合约）

合约	地址
CoreLayer	0xb04F4DFe093dC80420117EDC8300f5EB6F6EDBf0
veQS	0xE72dFa97C9E452dC0b8E6aa026c910D21B20fCAE
Governor	0xe93b8129DC3dBD48E5d78C5A4C156DD1BFa8D65B
QSToken	0xBD66beBE19E664dF143da54808d746192e4f2ee2

所有 L3 合约均已在 Sourcify 上验证。

快速开始

前置条件

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

开发环境设置

# 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

验证

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

项目结构

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

测试

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

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

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

测试覆盖：137 个 E2E 测试通过，107 个集成测试，0 个失败。

安全性

• 密码学：NIST FIPS 204 ML-DSA-65 + FIPS 205 SLH-DSA（后量子）
• 哈希：SHA3-256（应用层不使用 keccak256）
• 身份验证：SIWE（使用 Ethereum 登录）+ JWT
• 时间锁：正常情况 24h，紧急情况 7 天并提供保证金抵押
• 惩罚：对恶意证明者实施二次惩罚

审计状态

• 内部代码审查
• 外部审计（计划中）

许可证

本项目采用 MIT 许可证。详情请参阅 LICENSE。

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为后量子未来而构建。