Maskavā pārbaudīta pirmā kvantu nodrošinātā blokķēdes tehnoloģija

Interese par kriptovalūtām pašlaik ir samilzusi, un bankas, uzņēmumi un valdības cenšas izprast tehnoloģiju un to, kā tās var izmantot. Rezultātā kriptovalūtu tirgus ir sācis eksponenciāli pieaugt, un pagājušajā mēnesī tirgus kapitalizācija sasniedza pārsteidzošus 90 miljardus dolāru. Lai kas arī notiktu tālāk, šķiet, ka kriptovalūtām būs arvien ietekmīgāka loma globālajā finanšu sistēmā.

Bet pie apvāršņa ir problēma. Lielais izaicinājums ar digitālo skaidru naudu ir nodrošināt, lai ikviens to izmantotu godīgi. Un šķiet, ka ir diezgan labs risinājums blokķēdes tehnoloģijas veidā. Tas garantē godīgumu, izmantojot kriptogrāfijas metodes, kuras tiek uzskatītas par nesalaužamām, izņemot brutāla spēka uzbrukumus.

Un tur slēpjas problēma. Brutāla spēka uzbrukumi ir sarežģīti klasiskajiem datoriem, bet būs viegli nākamās paaudzes kvantu datoriem. Šo ierīču milzīgā jauda nozīmē, ka, tiklīdz tās būs pieejamas, kriptovalūtas pēkšņi kļūs neaizsargātākas pret uzbrukumiem.

Tātad veids, kā nodrošināt blokķēdes tehnoloģiju pret kvantu uzbrukumu, būtu ļoti noderīgs.

Ienāc Jevgeņijs Kiktenko Krievijas Kvantu centrā Maskavā un daži draugi, kuri ir izstrādājuši, uzbūvējuši un testējuši kvantu blokķēdes sistēmu, kurā drošību garantē kvantu mehānika. Viņi to ir izveidojuši, izmantojot standarta kvantu kriptogrāfijas sistēmu, kas jau ir komerciāli pieejama.

Vispirms nedaudz fona. Blokķēdes ieraksta darījumu sarakstu tādā veidā, kas novērš negodīgu izmantošanu, piemēram, viltošanu vai dubultu tēriņu. Tie ļauj jebkuram datoram izsekot šim sarakstam, apkopojot tos blokā, kas pēc tam tiek šifrēts, veidojot skaitli, ko sauc par jaucējkodu.

Šifrēšanas process ir svarīgs. Tas ir algoritms, ko ir viegli aprēķināt, bet grūti izdarīt apgrieztā veidā (piemēram, faktorizēšana). Tā radītā jaucējvērtība ir unikāla bloka īpašība, un jebkura ierakstu manipulācija būtu uzreiz acīmredzama, jo tas mainītu jaucējfunkciju.

Pēc tam jaunie darījumi tiek apkopoti jaunā blokā un pievienoti esošajai jaucējvērtībai. Pēc tam tas tiek šifrēts, lai jaunajam blokam izveidotu jaunu jaucējkodu. Tas tiek pievienots nākamajam darījumu sarakstam, kad tie ir šifrēti utt. Rezultāts ir bloku ķēde, kurā katrs satur visu iepriekšējo bloku jaucējvērtības, tāpēc termins blockchain.

Visi datori, kuros tiek glabāti šie bloki, regulāri salīdzina to jaucējvērtības, lai pārliecinātos, ka tie visi sakrīt. Jebkurš dators, kas nepiekrīt, atmet ierakstus, kas rada problēmu.

Šī pieeja ir laba, taču tā nav ideāla. Viens no veidiem, kā izspēlēt šo sistēmu, ir negodīgam lietotājam mainīt darījumu sarakstu sev par labu, taču tā, lai jaucējfunkcija netiktu mainīta. To var izdarīt ar brutālu spēku, citiem vārdiem sakot, mainot ierakstu, šifrējot rezultātu un pārbaudot, vai jaucējvērtība ir vienāda. Un, ja nē, mēģiniet atkal un atkal un atkal, līdz tiek atrasts atbilstošs hash.

Blokķēžu drošība ir balstīta uz pārliecību, ka parastie datori var veikt šāda veida brutāla spēka uzbrukumus tikai tādā laika posmā, kas ir pilnīgi nepraktisks, piemēram, Visuma vecums. Turpretim kvantu datori ir daudz ātrāki un tādējādi rada daudz lielākus draudus.

Kiktenko un citiem ir risinājums, kas novērš šāda veida kvantu uzbrukumus. Viņu blokķēdes tehnoloģija ir smalki atšķirīga. Darījums starp divām personām satur informāciju par sūtītāju, saņēmēju, izveidošanas laiku, pārskaitāmo summu un atsauces darījumu sarakstu, kas pamato, ka sūtītājam ir pietiekami daudz līdzekļu operācijai.

Pēc tam šis darījums tiek nosūtīts uz visiem datoriem valūtu tīklā, kuri to glabā līdz noteiktam iepriekš saskaņotam laikam (piemēram, 10 minūtēm), kad darījumi tiek apkopoti blokā.

Nākamajā posmā tiek izmantots algoritms, kas ļauj visām pusēm vienoties, ka darījumu saraksts ir godīgs. Tas ir balstīts uz 1980. gadu pierādījumiem, kuros visi vispirms kopīgo informāciju ar visiem citiem datoriem. Pēc tam viņi paziņo informāciju, ko viņi ir saņēmuši no citām tīkla pusēm, ļaujot ikvienam redzēt, kurš ko teica. Pēc tam puses dalās ar šo informāciju vēl vienā kārtā un tā tālāk, līdz vienojas, ka visiem datoriem ir viena un tā pati informācija.

Pierādījums ir tāds, ka vienmēr ir iespējams panākt vienprātību mazākās kārtās, nekā ir partiju, ar nosacījumu, ka vismaz divas trešdaļas partiju ir godīgas.

Bet kā šādā sistēmā Alise var būt pārliecināta, ka saņem informāciju no Boba un otrādi? Bez šīs noteiktības ļaunprātīgs lietotājs var viegli izspēlēt sistēmu, izliekoties par daudziem dažādiem lietotājiem.

Šeit tiek izmantota kvantu mehānika. Alise un Bobs var pārbaudīt viens otra identitāti, izmantojot paņēmienu, ko sauc par kvantu atslēgu sadali. Tas nosūta informāciju, izmantojot kvantu daļiņas, piemēram, fotonus, ko noklausītājs nevar nokopēt, tos neiznīcinot. Tādā veidā Alise un Bobs var būt pārliecināti viens par otra identitāti.

Tātad Kiktenko un co sistēmas pamats ir kvantu identifikācijas sistēma, kurā katra puse var pārbaudīt jebkuras citas personas identitāti tādā veidā, ko garantē fizikas likumi. Šis kvantu paraksts ir pievienots katram darījumam, tāpēc to nav iespējams mainīt.

Kiktenko un viņa kolēģi apgalvo, ka ir izveidojuši tieši šādu sistēmu, izmantojot komerciāli pieejamo kvantu kriptogrāfijas sistēmu no Šveices uzņēmuma ID Quantique. Viņi saka, ka esam izstrādājuši blokķēdes protokolu ar informācijas teorētiski drošu autentifikāciju, pamatojoties uz tīklu, kurā katrs mezglu pāris ir savienots ar kvantu atslēgas sadales saiti.

Viņi to ir pārbaudījuši četru lietotāju tīklā, no kuriem viens mēģina izspēlēt sistēmu, dubultojot izdevumus. Šis protokols novērš dubultu tēriņu darījumu pēc otrās saziņas kārtas un ļauj izveidot bloku, kurā ir tikai likumīgi darījumi, saka Kiktenko un citi.

Tas ir interesants principa pierādījuma eksperiments, kas parāda, kā kvantu metodes var izmantot, lai nodrošinātu blokķēdes tehnoloģijas.

Bet tas nav ideāls. Jo īpaši tā pieņem, ka mazāk nekā viena trešdaļa pušu ir negodīgas. Ja vairāk nekā trešdaļa lietotāju piekrīt spēlēt sistēmu, to darīt kļūst triviāli.

Lai šī sistēma darbotos plašākā mērogā, pastāv arī ievērojami tehnoloģiski šķēršļi. Viens no tiem ir kvantu interneta izveide, lai ļautu šāda veida darījumiem notikt lielos attālumos. Tas ir izaicinājums, kas būtu jāpārvar, ņemot vērā, ka to pašlaik risina pētnieki visā pasaulē.

Kvantu datoru radītie draudi noteikti ir reāli — un ne tikai blokķēdes tehnoloģijai. Jebkura informācija, kas pašlaik tiek glabāta, izmantojot parasto kriptogrāfiju, kļūs nedroša, tiklīdz tiks ieslēgts pirmais pietiekami jaudīgais kvantu dators.

Ņemot vērā pēkšņo steigu izmantot kriptovalūtas, noteikti būtu lietderīgi nākotnē aizsargāt tehnoloģiju pret šiem kvantu draudiem.

Atsauce: arxiv.org/abs/1705.09258 : kvantu nodrošināta blokķēde

paslēpties