Quantum computing har reist bekymringer om fremtiden til kryptovaluta og blokkjedeteknologi de siste årene. For eksempel er det vanlig å anta at svært sofistikerte kvantedatamaskiner en dag vil være i stand til å knekke dagens kryptering, noe som gjør sikkerhet til en alvorlig bekymring for brukere i blokkjedeområdet.
De SHA-256 kryptografisk protokoll brukt for Bitcoin-nettverkssikkerhet er for tiden uknuselig av dagens datamaskiner. Imidlertid eksperter forutse at innen et tiår vil kvantedatabehandling kunne bryte eksisterende krypteringsprotokoller.
Når det gjelder hvorvidt innehavere skal være bekymret for at kvantedatamaskiner er en trussel mot kryptovaluta, sa Johann Polecsak, teknologisjef for QAN Platform, en lag-1 blokkjedeplattform, til Cointelegraph:
“Helt sikkert. Elliptiske kurvesignaturer – som driver alle store blokkjeder i dag og som er bevist å være sårbare mot QC-angrep – vil bryte, som er den ENESTE autentiseringsmekanismen i systemet. Når den først går i stykker, vil det være bokstavelig talt umulig å skille mellom en legitim lommebokeier og en hacker som har forfalsket en signatur til en.”
Hvis de nåværende kryptografiske hash-algoritmene noen gang blir knekt, vil det gjøre hundrevis av milliarder verd av digitale eiendeler sårbare for tyveri fra ondsinnede aktører. Til tross for disse bekymringene, har kvantedatabehandling fortsatt en lang vei å gå før den blir en levedyktig trussel mot blokkjedeteknologi.
Hva er kvanteberegning?
Moderne datamaskiner behandler informasjon og utfører beregninger ved hjelp av “biter”. Dessverre kan disse bitene ikke eksistere samtidig på to steder og to forskjellige tilstander.
I stedet kan tradisjonelle databiter enten ha verdien 0 eller 1. En god analogi er at en lysbryter slås på eller av. Derfor, hvis det er et par bits, for eksempel, kan disse bitene bare inneholde en av de fire potensielle kombinasjonene til enhver tid: 0-0, 0-1, 1-0 eller 1-1.
Fra et mer pragmatisk synspunkt er implikasjonen av dette at det sannsynligvis vil ta en gjennomsnittlig datamaskin ganske lang tid å fullføre kompliserte beregninger, nemlig de som må ta hensyn til hver eneste potensielle konfigurasjon.
Kvantedatamaskiner opererer ikke under de samme begrensningene som tradisjonelle datamaskiner. I stedet bruker de noe som kalles kvantebiter eller “qubits” i stedet for tradisjonelle biter. Disse qubitene kan eksistere side om side i tilstandene 0 og 1 på samme tid.
Som nevnt tidligere kan to biter bare inneholde én av fire mulige kombinasjoner samtidig. Imidlertid er et enkelt par qubits i stand til å lagre alle fire samtidig. Og antallet mulige alternativer vokser eksponentielt med hver ekstra qubit.
Nylig: Hva Ethereum Merge betyr for blokkjedens lag-2-løsninger
Som en konsekvens kan kvantedatamaskiner utføre mange beregninger mens de samtidig vurderer flere forskjellige konfigurasjoner. Tenk for eksempel på 54-qubit Sycamore-prosessor som Google utviklet. Den var i stand til å fullføre en beregning på 200 sekunder som ville tatt den kraftigste superdatamaskinen i verden 10 000 år å fullføre.
Enkelt sagt er kvantedatamaskiner mye raskere enn tradisjonelle datamaskiner siden de bruker qubits for å utføre flere beregninger samtidig. I tillegg, siden qubits kan ha en verdi på 0, 1 eller begge deler, er de mye mer effektive enn det binære bitsystemet som brukes av nåværende datamaskiner.
Ulike typer kvantedataangrep
Såkalte lagringsangrep involverer en ondsinnet part som forsøker å stjele kontanter ved å fokusere på mottakelige blokkjedeadresser, for eksempel de der lommebokens offentlige nøkkel er synlig i en offentlig hovedbok.
Fire millioner Bitcoin (BTC), eller 25 % av alle BTC, er sårbare for angrep av en kvantedatamaskin på grunn av at eiere bruker ikke-hashed offentlige nøkler eller gjenbruker BTC-adresser. Kvantedatamaskinen må være kraftig nok til å dechiffrere den private nøkkelen fra den ikke-hashed offentlige adressen. Hvis den private nøkkelen er vellykket dechiffrert, kan den ondsinnede aktøren stjele en brukers midler rett fra lommeboken.
Imidlertid eksperter forutse at datakraften som kreves å utføre disse angrepene vil være millioner av ganger mer enn dagens kvantedatamaskiner, som har mindre enn 100 qubits. Ikke desto mindre har forskere innen kvanteberegning antatt at antall qubits i bruk kan å nå 10 millioner i løpet av de neste ti årene.
For å beskytte seg mot disse angrepene, må kryptobrukere unngå å gjenbruke adresser eller flytte pengene sine til adresser der den offentlige nøkkelen ikke er publisert. Dette høres bra ut i teorien, men det kan vise seg å være for kjedelig for hverdagsbrukere.
Noen med tilgang til en kraftig kvantedatamaskin kan forsøke å stjele penger fra en blokkjedetransaksjon under transport ved å starte et transittangrep. Fordi det gjelder alle transaksjoner, er omfanget av dette angrepet langt bredere. Imidlertid er det mer utfordrende å gjennomføre det fordi angriperen må fullføre det før gruvearbeiderne kan utføre transaksjonen.
Under de fleste omstendigheter har en angriper ikke mer enn noen få minutter på grunn av bekreftelsestiden på nettverk som Bitcoin og Ethereum. Hackere trenger også milliarder av qubits for å utføre et slikt angrep, noe som gjør risikoen for et transitangrep mye lavere enn et lagringsangrep. Ikke desto mindre er det fortsatt noe brukerne bør ta i bakhodet.
Å beskytte mot overgrep under transport er ikke en lett oppgave. For å gjøre dette er det nødvendig å bytte den underliggende kryptografiske signaturalgoritmen til blokkjeden til en som er motstandsdyktig mot et kvanteangrep.
Tiltak for å beskytte mot kvanteberegning
Det gjenstår fortsatt en betydelig mengde arbeid med kvantedatabehandling før det kan betraktes som en troverdig trussel mot blokkjedeteknologi.
I tillegg vil blokkjedeteknologi mest sannsynlig utvikle seg for å takle spørsmålet om kvantesikkerhet når kvantedatamaskiner er allment tilgjengelige. Det er allerede kryptovalutaer som IOTA som bruker rettet asyklisk graf (DAG) teknologi som anses som kvantebestandig. I motsetning til blokkene som utgjør en blokkjede, er rettet asykliske grafer bygd opp av noder og forbindelser mellom dem. Dermed har registreringer av kryptotransaksjoner form av noder. Deretter blir postene til disse børsene stablet oppå hverandre.
Block lattice er en annen DAG-basert teknologi som er kvantebestandig. Blockchain-nettverk som QAN Platform bruker teknologien til å gjøre det mulig for utviklere å bygge kvantebestandige smarte kontrakter, desentraliserte applikasjoner og digitale eiendeler. Gitterkryptografi er motstandsdyktig mot kvantedatamaskiner fordi den er basert på et problem som en kvantedatamaskin kanskje ikke er i stand til å løse enkelt. De Navn gitt til dette problemet er Shortest Vector Problem (SVP). Matematisk er SVP et spørsmål om å finne den korteste vektoren i et høydimensjonalt gitter.
Nylig: ETH Merge vil endre måten bedrifter ser på Ethereum for business
Det antas at SVP er vanskelig for kvantedatamaskiner å løse på grunn av kvantedatabehandlingens natur. Bare når tilstandene til qubitene er helt på linje kan superposisjonsprinsippet brukes av en kvantedatamaskin. Kvantedatamaskinen kan bruke superposisjonsprinsippet når tilstandene til qubitene er perfekt justert. Likevel må den ty til mer konvensjonelle beregningsmetoder når statene ikke er det. Som et resultat er det svært usannsynlig at en kvantedatamaskin vil lykkes med å løse SVP. Det er derfor gitterbasert kryptering er sikker mot kvantedatamaskiner.
Selv tradisjonelle organisasjoner har tatt skritt mot kvantesikkerhet. JPMorgan og Toshiba har gått sammen for å utvikle seg kvantenøkkeldistribusjon (QKD), en løsning de hevder å være kvantebestandig. Med bruk av kvantefysikk og kryptografi, gjør QKD det mulig for to parter å handle konfidensiell data, samtidig som de kan identifisere og hindre enhver innsats fra en tredjepart for å avlytte transaksjonen. Konseptet blir sett på som en potensielt nyttig sikkerhetsmekanisme mot hypotetiske blokkjedeangrep som kvantedatamaskiner kan utføre i fremtiden.