Zakaj kvantno računalništvo še ni grožnja kripto ...

Kvantno računalništvo je v zadnjih letih sprožilo zaskrbljenost glede prihodnosti kriptovalut in tehnologije veriženja blokov. Na primer, običajno se domneva, da bodo zelo sofisticirani kvantni računalniki nekega dne sposobni vdreti v današnje šifriranje, zaradi česar bo varnost resna skrb za uporabnike v prostoru blockchain.

O Kriptografski protokol SHA-256 ki se uporablja za varnost omrežja Bitcoin, je trenutno nezlomljivo za današnje računalnike. Vendar pa strokovnjaki pričakujte da bo v desetletju kvantno računalništvo lahko zlomilo obstoječe šifrirne protokole.

Johann Polecsak, glavni tehnološki direktor platforme QAN, platforme blockchain plasti 1, je za Cointelegraph povedal, ali bi morali biti imetniki zaskrbljeni, da so kvantni računalniki grožnja kriptovaluti:

»Vsekakor. Podpisi eliptične krivulje – ki danes napajajo vse glavne verige blokov in za katere je dokazano, da so ranljivi pred napadi QC – se bodo zlomili, kar je EDINI mehanizem za preverjanje pristnosti v sistemu. Ko se zlomi, bo dobesedno nemogoče ločiti zakonitega lastnika denarnice od hekerja, ki je ponaredil podpis enega."

Če bodo trenutni kriptografski zgoščevalni algoritmi kdaj vlomljeni, bo zaradi tega na stotine milijard vredna digitalna sredstva ranljiva za krajo zlonamernih akterjev. Kljub tem pomislekom pa mora kvantno računalništvo opraviti še veliko, preden postane resna grožnja tehnologiji veriženja blokov. 

Kaj je kvantno računalništvo?

Sodobni računalniki obdelujejo informacije in izvajajo izračune z uporabo »bitov«. Na žalost ti bitovi ne morejo obstajati hkrati na dveh lokacijah in v dveh različnih stanjih.

Namesto tega imajo lahko tradicionalni računalniški bit vrednost 0 ali 1. Dobra analogija je vklop ali izklop stikala za luč. Torej, če obstaja na primer par bitov, lahko ti biti v katerem koli trenutku vsebujejo le eno od štirih možnih kombinacij: 0-0, 0-1, 1-0 ali 1-1.

Z bolj pragmatičnega vidika je posledica tega, da bo povprečen računalnik verjetno potreboval kar nekaj časa za dokončanje zapletenih izračunov, in sicer tistih, ki morajo upoštevati vsako in vsako potencialno konfiguracijo.

Kvantni računalniki ne delujejo pod enakimi omejitvami kot tradicionalni računalniki. Namesto tega uporabljajo nekaj, kar se imenuje kvantni bit ali "qubits", namesto tradicionalnih bitov. Ti kubiti lahko soobstajajo v stanjih 0 in 1 hkrati.

Kot smo že omenili, lahko dva bita hkrati vsebujeta samo eno od štirih možnih kombinacij. Vendar pa lahko en sam par kubitov shrani vse štiri hkrati. In število možnih možnosti eksponentno raste z vsakim dodatnim kubitom.

Zadnje: Kaj Ethereum Merge pomeni za rešitve plasti 2 verige blokov

Posledično lahko kvantni računalniki izvajajo številne izračune, hkrati pa upoštevajo več različnih konfiguracij. Na primer, razmislite o 54-qubit procesor Sycamore ki ga je razvil Google. V 200 sekundah je lahko opravil izračun, za katerega bi najmočnejši superračunalnik na svetu potreboval 10,000 let.

Preprosto povedano, kvantni računalniki so veliko hitrejši od tradicionalnih računalnikov, saj uporabljajo kubite za izvajanje več izračunov hkrati. Poleg tega, ker imajo lahko kubiti vrednost 0, 1 ali oboje, so veliko bolj učinkoviti kot sistem binarnih bitov, ki ga uporabljajo trenutni računalniki.

Različne vrste napadov s kvantnim računalništvom

Tako imenovani napadi na shranjevanje vključujejo zlonamerno stranko, ki poskuša ukrasti denar z osredotočanjem na dovzetne naslove verige blokov, kot so tisti, kjer je javni ključ denarnice viden v javni knjigi.

Štiri milijone bitcoinov (BTC), ali 25 % vseh BTC, so ranljivi za napad s kvantnim računalnikom zaradi lastnikov, ki uporabljajo nezgoščene javne ključe ali ponovno uporabljajo naslove BTC. Kvantni računalnik bi moral biti dovolj zmogljiv, da bi dešifriral zasebni ključ iz nezgoščenega javnega naslova. Če je zasebni ključ uspešno dešifriran, lahko zlonamerni akter ukrade uporabnikova sredstva naravnost iz njegovih denarnic.

Vendar pa strokovnjaki predvideti potrebno računalniško moč za izvedbo teh napadov bi bilo milijonkrat več kot pri sedanjih kvantnih računalnikih, ki imajo manj kot 100 kubitov. Kljub temu so raziskovalci na področju kvantnega računalništva domnevali, da bi lahko število uporabljenih kubitov dosežejo 10 milijonov v naslednjih desetih letih.

Da bi se zaščitili pred temi napadi, se morajo uporabniki kriptovalut izogibati ponovni uporabi naslovov ali premikanju svojih sredstev na naslove, kjer javni ključ ni bil objavljen. To se v teoriji sliši dobro, vendar se lahko izkaže za preveč dolgočasno za vsakodnevne uporabnike.

Nekdo z dostopom do zmogljivega kvantnega računalnika bi lahko poskušal ukrasti denar iz transakcije verige blokov med prenosom tako, da bi izvedel tranzitni napad. Ker velja za vse transakcije, je obseg tega napada veliko širši. Vendar pa je izvedba zahtevnejša, ker jo mora napadalec dokončati, preden lahko rudarji izvedejo transakcijo.

V večini primerov napadalec nima več kot nekaj minut zaradi potrditvenega časa v omrežjih, kot sta Bitcoin in Ethereum. Hekerji potrebujejo tudi milijarde kubitov za izvedbo takšnega napada, zaradi česar je tveganje tranzitnega napada veliko manjše kot pri napadu na shranjevanje. Kljub temu je to še vedno nekaj, kar bi morali uporabniki upoštevati.

Zaščita pred napadi med prevozom ni lahka naloga. Da bi to naredili, je treba osnovni algoritem kriptografskega podpisa verige blokov spremeniti v tistega, ki je odporen na kvantne napade.

Ukrepi za zaščito pred kvantnim računalništvom

S kvantnim računalništvom je treba opraviti še veliko dela, preden ga lahko štejemo za verodostojno grožnjo tehnologiji veriženja blokov. 

Poleg tega se bo tehnologija veriženja blokov najverjetneje razvila, da bi rešila vprašanje kvantne varnosti do takrat, ko bodo kvantni računalniki splošno dostopni. Že obstajajo kriptovalute, kot je IOTA, ki uporabljajo usmerjeni aciklični graf (DAG) tehnologija, ki velja za kvantno odporno. V nasprotju z bloki, ki sestavljajo verigo blokov, so usmerjeni aciklični grafi sestavljeni iz vozlišč in povezav med njimi. Tako imajo zapisi kripto transakcij obliko vozlišč. Nato se zapisi teh izmenjav zložijo drug na drugega.

Block lattice je še ena tehnologija, ki temelji na DAG in je kvantno odporna. Omrežja veriženja blokov, kot je platforma QAN, uporabljajo tehnologijo, da razvijalcem omogočijo izgradnjo kvantno odpornih pametnih pogodb, decentraliziranih aplikacij in digitalnih sredstev. Mrežasta kriptografija je odporna na kvantne računalnike, ker temelji na problemu, ki ga kvantni računalnik morda ne bo mogel zlahka rešiti. The Ime temu problemu je problem najkrajšega vektorja (SVP). Matematično je SVP vprašanje o iskanju najkrajšega vektorja v visokodimenzionalni mreži.

Zadnje: ETH Merge bo spremenil pogled podjetij na Ethereum za podjetja

Menijo, da je SVP težko rešiti kvantnim računalnikom zaradi narave kvantnega računalništva. Šele ko so stanja kubitov popolnoma poravnana, lahko kvantni računalnik uporabi princip superpozicije. Kvantni računalnik lahko uporablja princip superpozicije, ko so stanja kubitov popolnoma poravnana. Kljub temu se mora zateči k bolj običajnim metodam računanja, kadar države niso. Posledično je zelo malo verjetno, da bo kvantnemu računalniku uspelo rešiti SVP. Zato je šifriranje na osnovi mreže varno pred kvantnimi računalniki.

Tudi tradicionalne organizacije so naredile korake k kvantni varnosti. JPMorgan in Toshiba sta se združila pri razvoju kvantna porazdelitev ključev (QKD), rešitev, za katero trdijo, da je kvantno odporna. Z uporabo kvantne fizike in kriptografije QKD dvema stranema omogoča trgovanje z zaupnimi podatki, hkrati pa lahko identificira in onemogoči vsakršno prizadevanje tretje osebe, da bi prisluškovala transakciji. Na koncept se gleda kot na potencialno uporaben varnostni mehanizem proti hipotetičnim napadom blockchain, ki bi jih kvantni računalniki lahko izvajali v prihodnosti.