В останні роки квантові обчислення викликали занепокоєння щодо майбутнього криптовалюти та технології блокчейн. Наприклад, прийнято вважати, що дуже складні квантові комп’ютери одного дня зможуть зламати сучасне шифрування, що зробить безпеку серйозною проблемою для користувачів у просторі блокчейну.
Команда Криптографічний протокол SHA-256 використовується для безпеки мережі біткойн, наразі незламна для сучасних комп’ютерів. Проте експерти передбачити що протягом десяти років квантові обчислення зможуть зламати існуючі протоколи шифрування.
Що стосується того, чи варто власникам хвилюватися про те, що квантові комп’ютери є загрозою для криптовалюти, Йоганн Полецак, головний технологічний директор QAN Platform, платформи блокчейну рівня 1, сказав Cointelegraph:
"Безумовно. Сигнатури еліптичної кривої, які сьогодні живлять у всіх основних блокчейнах і які, як доведено, є вразливими до атак контролю якості, зламаються, що є ЄДИНИМ механізмом автентифікації в системі. Після того, як він зламається, буде буквально неможливо відрізнити законного власника гаманця від хакера, який підробив його підпис».
Якщо поточні криптографічні хеш-алгоритми коли-небудь будуть зламані, це залишить цифрові активи на сотні мільярдів вразливими для крадіжки зловмисниками. Однак, незважаючи на ці побоювання, квантовим обчисленням ще потрібно пройти довгий шлях, перш ніж стати реальною загрозою для технології блокчейн.
Що таке квантові обчислення?
Сучасні комп’ютери обробляють інформацію та виконують обчислення за допомогою «біт». На жаль, ці біти не можуть існувати одночасно в двох місцях і в двох різних станах.
Натомість традиційні комп’ютерні біти можуть мати значення 0 або 1. Хорошою аналогією є вмикання або вимикання вимикача світла. Тому, наприклад, якщо є пара бітів, ці біти можуть містити лише одну з чотирьох потенційних комбінацій у будь-який момент: 0-0, 0-1, 1-0 або 1-1.
З більш прагматичної точки зору, наслідком цього є те, що середньостатистичному комп’ютеру, ймовірно, знадобиться досить багато часу для виконання складних обчислень, а саме тих, які мають враховувати кожну потенційну конфігурацію.
Квантові комп’ютери не працюють за тих самих обмежень, що й традиційні комп’ютери. Замість цього вони використовують щось, що називається квантовими бітами або «кубітами», а не традиційними бітами. Ці кубіти можуть співіснувати в станах 0 і 1 одночасно.
Як згадувалося раніше, два біти можуть одночасно містити лише одну з чотирьох можливих комбінацій. Однак одна пара кубітів здатна зберігати всі чотири одночасно. І кількість можливих варіантів зростає в геометричній прогресії з кожним додатковим кубітом.
Останні: Що означає злиття Ethereum для рішень рівня 2 блокчейну
Як наслідок, квантові комп’ютери можуть виконувати багато обчислень, одночасно враховуючи кілька різних конфігурацій. Наприклад, розглянемо 54-кубітний процесор Sycamore який Google розробив. Він зміг виконати обчислення за 200 секунд, на виконання якого найпотужнішому суперкомп’ютеру в світі знадобилося б 10,000 XNUMX років.
Простіше кажучи, квантові комп’ютери набагато швидші за традиційні комп’ютери, оскільки вони використовують кубіти для виконання кількох обчислень одночасно. Крім того, оскільки кубіти можуть мати значення 0, 1 або обидва, вони набагато ефективніші, ніж система двійкових бітів, яка використовується в сучасних комп’ютерах.
Різні типи квантових обчислювальних атак
Так звані атаки на зберігання передбачають спробу зловмисної сторони викрасти готівку, зосереджуючись на вразливих блокчейн-адресах, наприклад, на тих, де відкритий ключ гаманця видно в загальнодоступній книзі.
Чотири мільйони Bitcoin (БТД), або 25% усіх BTC, вразливі до нападу квантовим комп’ютером через використання власниками нехешованих відкритих ключів або повторне використання адрес BTC. Квантовий комп’ютер мав би бути достатньо потужним, щоб розшифрувати закритий ключ із нехешованої публічної адреси. Якщо закритий ключ успішно розшифрований, зловмисник може викрасти кошти користувача прямо з його гаманця.
Проте експерти передбачити необхідну обчислювальну потужність здійснити ці атаки було б у мільйони разів більше, ніж нинішні квантові комп’ютери, які мають менше 100 кубітів. Тим не менш, дослідники в галузі квантових обчислень припустили, що кількість використовуваних кубітів може досягати 10 мільйонів протягом наступних десяти років.
Щоб захистити себе від цих атак, криптографічні користувачі повинні уникати повторного використання адрес або переміщення своїх коштів на адреси, відкритий ключ яких не було опубліковано. Це звучить добре в теорії, але це може виявитися надто стомлюючим для звичайних користувачів.
Хтось із доступом до потужного квантового комп’ютера може спробувати вкрасти гроші з транзакції блокчейну під час транзиту, запустивши транзитну атаку. Оскільки це стосується всіх транзакцій, сфера дії цієї атаки набагато ширша. Однак виконати його складніше, оскільки зловмисник повинен завершити його, перш ніж майнер зможе виконати транзакцію.
У більшості випадків зловмисник має не більше кількох хвилин через час підтвердження в таких мережах, як Bitcoin та Ethereum. Хакерам також потрібні мільярди кубітів для здійснення такої атаки, що робить ризик транзитної атаки набагато нижчим, ніж атака на зберігання. Тим не менш, користувачі все одно повинні пам’ятати про це.
Захист від нападів під час транспортування – завдання не з легких. Для цього необхідно змінити базовий алгоритм криптографічного підпису блокчейну на такий, який є стійким до квантової атаки.
Заходи захисту від квантових обчислень
З квантовими обчисленнями ще потрібно зробити значний обсяг роботи, перш ніж їх можна буде вважати серйозною загрозою для технології блокчейн.
Крім того, до того часу, коли квантові комп’ютери стануть широко доступними, технологія блокчейн, швидше за все, буде розвиватися, щоб вирішити проблему квантової безпеки. Уже існують такі криптовалюти, як IOTA орієнтований ациклічний граф (DAG) технологія, яка вважається квантово стійкою. На відміну від блоків, що утворюють блокчейн, спрямовані ациклічні графи складаються з вузлів і зв’язків між ними. Таким чином, записи крипто-транзакцій мають форму вузлів. Потім записи цих обмінів складаються одна на одну.
Блокова решітка — ще одна технологія на основі DAG, яка є квантово стійкою. Блокчейн-мережі, такі як QAN Platform, використовують цю технологію, щоб дозволити розробникам створювати квантово-стійкі смарт-контракти, децентралізовані програми та цифрові активи. Гратчаста криптографія стійка до квантових комп’ютерів, оскільки вона заснована на проблемі, яку квантовий комп’ютер не зможе легко вирішити. The ім'я для цієї задачі є проблема найкоротшого вектора (SVP). Математично SVP — це питання про пошук найкоротшого вектора у багатовимірній решітці.
Останні: ETH Merge змінить уявлення компаній про Ethereum для бізнесу
Вважається, що квантовим комп’ютерам важко вирішити SVP через природу квантових обчислень. Лише коли стани кубітів повністю вирівняні, квантовий комп’ютер може використовувати принцип суперпозиції. Квантовий комп’ютер може використовувати принцип суперпозиції, коли стани кубітів ідеально вирівняні. Тим не менш, він повинен вдаватися до більш традиційних методів обчислення, коли стани такими не є. Як наслідок, квантовому комп’ютеру навряд чи вдасться вирішити SVP. Ось чому шифрування на основі решітки захищено від квантових комп’ютерів.
Навіть традиційні організації зробили кроки до квантової безпеки. JPMorgan і Toshiba об’єдналися для розробки квантовий розподіл ключів (QKD), рішення, яке вони стверджують як квантово стійке. Завдяки використанню квантової фізики та криптографії QKD дає змогу двом сторонам обмінюватися конфіденційними даними, одночасно маючи змогу ідентифікувати та перешкоджати будь-яким спробам третьої сторони прослухати транзакцію. Концепція розглядається як потенційно корисний механізм безпеки від гіпотетичних атак на блокчейн, які квантові комп’ютери можуть здійснювати в майбутньому.
Джерело: https://cointelegraph.com/news/why-quantum-computing-isn-ta-threat-to-crypto-yet