Kvantu datori rada nenovēršamus draudus Bitcoin drošībai

Bitcoin pārņem pasauli ar vētru. Decentralizētā digitālā valūta ir droša maksājumu platforma, ko var izmantot ikviens. Tas ir brīvs no valdības iejaukšanās, un to pārvalda atvērts, vienādranga tīkls.

Šī neatkarība ir viens no iemesliem, kāpēc Bitcoin ir kļuvis tik populārs, izraisot tā vērtības strauju pieaugumu. 2017. gada sākumā viena bitkoina vērtība bija aptuveni 1000 USD. Līdz 2017. gada novembrim tas bija pieaudzis līdz aptuveni 7000 USD. Patiešām, kriptovalūtu tirgus kopējā vērtība ir aptuveni 150 miljardi USD.

Būtiska Bitcoin iezīme ir tā drošība. Bitcoiniem ir divi svarīgi drošības līdzekļi, kas neļauj tos nozagt vai kopēt. Abi ir balstīti uz kriptogrāfijas protokoliem, kurus ir grūti uzlauzt. Citiem vārdiem sakot, tie izmanto matemātiskas funkcijas, piemēram, faktorizāciju, kas ir viegli vienā virzienā, bet grūti otrā virzienā — vismaz parastam klasiskajam datoram.

Bet pie apvāršņa ir problēma. Kvantu datori var viegli atrisināt šīs problēmas. Un pašlaik tiek izstrādāti pirmie kvantu datori.

Tas rada steidzamu jautājumu: cik drošs ir Bitcoin pret kvantu uzbrukumiem, kas būs iespējami tuvāko gadu laikā?

Šodien mēs saņemam atbildi, pateicoties Divesh Aggarwal darbam Singapūras Nacionālajā universitātē un dažiem draugiem. Šie puiši ir izpētījuši kvantu datoru radītos draudus Bitcoin un saka, ka briesmas ir reālas un nenovēršamas.

Vispirms nedaudz fona. Bitcoin darījumi tiek glabāti sadalītā virsgrāmatā, kurā tiek apkopoti visi darījumi, kas veikti noteiktā laika periodā, parasti apmēram 10 minūtes. Šī kolekcija, ko sauc par bloku, satur arī iepriekšējā bloka kriptogrāfisko jaucējkodu, kurā ir pirms tam esošā kriptogrāfiskā jaucēja un tā tālāk ķēdē. Līdz ar to termins blokķēde.

(Jaukšana ir matemātiska funkcija, kas jebkura garuma datu kopu pārvērš noteikta garuma kopā.)

Jaunajā blokā ir jāietver arī skaitlis, ko sauc par nonce, kuram ir īpašs īpašums. Ja šī nonce ir sajaukta vai matemātiski apvienota ar bloka saturu, rezultātam ir jābūt mazākam par kādu konkrētu mērķa vērtību.

Ņemot vērā nonce un bloka saturu, to ir viegli parādīt, kas ļauj ikvienam pārbaudīt bloķēšanu. Bet nonces ģenerēšana ir laikietilpīga, jo vienīgais veids, kā to izdarīt, ir ar brutālu spēku — mēģināt skaitļus vienu pēc otra, līdz tiek atrasts nonce.

Šis nonce atrašanas process, ko sauc par ieguvi, tiek apbalvots ar Bitcoins. Kalnrūpniecība ir tik aprēķinietilpīga, ka uzdevums parasti tiek sadalīts starp daudziem datoriem, kas dala atlīdzību.

Pēc tam bloks tiek ievietots izplatītajā virsgrāmatā un pēc apstiprināšanas tiek iekļauts blokķēdē. Pēc tam kalnrači sāk darbu pie nākamā bloka.

Reizēm divas kalnrūpniecības grupas atrod dažādas neprecizitātes un deklarē divus dažādus blokus. Bitcoin protokols nosaka, ka šajā gadījumā bloks, pie kura ir vairāk strādāts, tiks iekļauts ķēdē, bet otrs tiek izmests.

Šim procesam ir Ahileja papēdis. Ja ogļraču grupa kontrolē vairāk nekā 50 procentus no skaitļošanas jaudas tīklā, tā vienmēr var iegūt blokus ātrāk nekā tas, kuram ir pārējie 49 procenti. Tādā gadījumā tā efektīvi kontrolē virsgrāmatu.

Ja tas ir ļaunprātīgs, tas var iztērēt bitkoīnus divreiz, dzēšot darījumus, lai tie nekad netiktu iekļauti blokķēdē. Pārējie 49 procenti kalnraču nav gudrāki, jo viņi neuzrauga ieguves procesu.

Tas rada iespēju ļaunprātīgam kvantu datora īpašniekam strādāt par Bitcoin kalnraču. Ja šī skaitļošanas jauda pārkāpj 50 procentu slieksni, tā var darīt to, kas tai patīk.

Tāpēc Aggarwal un co īpaši pārbauda iespējamību, ka kvantu dators kļūs tik spēcīgs tīklā. Viņi aplūko prognozētos kvantu datoru pulksteņa ātrumus nākamajos 10 gados un salīdzina to ar parastās aparatūras iespējamo jaudu.

Viņu secinājums būs atvieglojums Bitcoin kalnračiem visā pasaulē. Aggarwal un co apgalvo, ka lielāko daļu ieguves veic, izmantojot lietojumprogrammām specifiskas integrālās shēmas (ASIC), ko ražo tādi uzņēmumi kā Nvidia. Šī aparatūra, visticamāk, saglabās ātruma priekšrocības salīdzinājumā ar kvantu datoriem nākamo 10 gadu laikā.

Mēs atklājam, ka Bitcoin izmantotais darba pierādījums ir salīdzinoši izturīgs pret būtisku kvantu datoru paātrinājumu nākamajos 10 gados, galvenokārt tāpēc, ka specializētie ASIC kalnrači ir ārkārtīgi ātri, salīdzinot ar aptuveno kvantu datoru pulksteņa ātrumu, viņi saka. .

Taču pastāv citi draudi, kas ir daudz satraucošāki. Bitcoin ir vēl viens kriptogrāfijas drošības līdzeklis, lai nodrošinātu, ka tikai Bitcoin īpašnieks var to tērēt. Tas ir balstīts uz to pašu matemātiku, ko izmanto publiskās atslēgas šifrēšanas shēmām.

Ideja ir tāda, ka īpašnieks ģenerē divus skaitļus — privāto atslēgu, kas ir slepena, un publisko atslēgu, kas tiek publicēta. Publisko atslēgu var viegli ģenerēt no privātās atslēgas, bet ne otrādi. Parakstu var izmantot, lai pārbaudītu, vai īpašniekam pieder privātā atslēga, neatklājot privāto atslēgu, izmantojot paņēmienu, kas pazīstams kā eliptiskās līknes paraksta shēma.

Tādā veidā saņēmējs var pārbaudīt, vai īpašniekam ir privātā atslēga un tāpēc viņam ir tiesības tērēt Bitcoin.

Vienīgais veids, kā apkrāpt šo sistēmu, ir aprēķināt privāto atslēgu, izmantojot publisko atslēgu, kas parastajiem datoriem ir ārkārtīgi grūti. Bet ar kvantu datoru tas ir vienkārši.

Un tā kvantu datori rada ievērojamu risku Bitcoin. Bitcoin izmantotā eliptiskās līknes parakstu shēma ir daudz vairāk apdraudēta, un kvantu dators to var pilnībā izjaukt jau 2027. gadā, saka Aggarwal un co.

Patiešām, kvantu datori rada līdzīgu risku visām šifrēšanas shēmām, kurās tiek izmantota līdzīga tehnoloģija, kas ietver daudzus izplatītus šifrēšanas veidus.

Ir publiskās atslēgas shēmas, kas ir izturīgas pret kvantu datoru uzbrukumiem. Tāpēc ir iespējams, ka Bitcoin protokolus varētu pārskatīt, lai padarītu sistēmu drošāku. Taču šobrīd to nav plānots darīt.

Bitcoin nav svešs strīdiem. Tā ir izturējusi dažādas vētras savas drošības dēļ. Bet tas negarantē, ka tas nākotnē tiks galā. Viena lieta ir droša: spiediens mainīties pieaugs, kad pirmie jaudīgie kvantu datori nākamajos gados nonāks tiešsaistē.

Atsauce: arxiv.org/abs/1710.10377 : kvantu uzbrukumi Bitcoin un kā pret tiem aizsargāties

paslēpties