Proč kvantové výpočty nejsou hrozbou pro krypto… zatím

Quantum computing vyvolalo v posledních letech obavy o budoucnost kryptoměn a blockchainu. Běžně se například předpokládá, že velmi sofistikované kvantové počítače budou jednoho dne schopny prolomit současné šifrování, čímž se bezpečnost stává pro uživatele v blockchainovém prostoru vážným problémem.

Projekt kryptografický protokol SHA-256 používaný pro zabezpečení bitcoinové sítě je v současné době pro dnešní počítače neprolomitelný. Nicméně odborníci předvídat že během deseti let budou kvantové výpočty schopny prolomit stávající šifrovací protokoly.

Pokud jde o to, zda by se držitelé měli obávat, že kvantové počítače představují hrozbu pro kryptoměnu, Johann Polecsak, technologický ředitel QAN Platform, blockchainové platformy vrstvy 1, Cointelegraphu řekl:

"Rozhodně. Podpisy eliptických křivek – které dnes pohánějí všechny hlavní blockchainy a které jsou prokazatelně zranitelné vůči útokům QC – se zlomí, což je JEDINÝ ověřovací mechanismus v systému. Jakmile se rozbije, bude doslova nemožné odlišit legitimního vlastníka peněženky a hackera, který zfalšoval podpis jednoho.

Pokud se někdy podaří prolomit současné kryptografické hashovací algoritmy, digitální aktiva v hodnotě stovek miliard by byla zranitelná vůči krádeži od zlomyslných aktérů. Navzdory těmto obavám má však kvantové výpočty před sebou ještě dlouhou cestu, než se stanou životaschopnou hrozbou pro technologii blockchain. 

Co je to kvantové počítání?

Současné počítače zpracovávají informace a provádějí výpočty pomocí „bitů“. Bohužel tyto bity nemohou existovat současně na dvou místech a ve dvou odlišných stavech.

Místo toho mohou mít tradiční počítačové bity hodnotu 0 nebo 1. Dobrou analogií je zapnutí nebo vypnutí vypínače světla. Pokud tedy existuje například pár bitů, tyto bity mohou v každém okamžiku obsahovat pouze jednu ze čtyř potenciálních kombinací: 0-0, 0-1, 1-0 nebo 1-1.

Z pragmatičtějšího hlediska z toho vyplývá, že průměrnému počítači bude pravděpodobně trvat poměrně dlouho, než dokončí složité výpočty, konkrétně ty, které musí vzít v úvahu každou jednotlivou konfiguraci.

Kvantové počítače nepracují za stejných omezení jako tradiční počítače. Místo toho používají něco, co se nazývá kvantové bity nebo „qubity“, spíše než tradiční bity. Tyto qubity mohou koexistovat ve stavech 0 a 1 současně.

Jak bylo zmíněno dříve, dva bity mohou současně obsahovat pouze jednu ze čtyř možných kombinací. Jediný pár qubitů je však schopen uložit všechny čtyři současně. A počet možných opcí roste exponenciálně s každým dalším qubitem.

Poslední: Co znamená sloučení Ethereum pro řešení vrstvy 2 blockchainu

V důsledku toho mohou kvantové počítače provádět mnoho výpočtů a současně zvažovat několik různých konfigurací. Zvažte například 54-qubitový procesor Sycamore které Google vyvinul. Byl schopen dokončit výpočet za 200 sekund, jehož dokončení by nejvýkonnějšímu superpočítači na světě trvalo 10,000 XNUMX let.

Jednoduše řečeno, kvantové počítače jsou mnohem rychlejší než tradiční počítače, protože používají qubity k provádění více výpočtů současně. Navíc, protože qubity mohou mít hodnotu 0, 1 nebo obě, jsou mnohem efektivnější než systém binárních bitů používaný současnými počítači.

Různé typy kvantových počítačových útoků

Takzvané útoky na úložiště zahrnují zlovolnou stranu, která se pokouší ukrást hotovost tím, že se zaměří na citlivé adresy blockchainu, jako jsou ty, kde je veřejný klíč peněženky viditelný ve veřejné účetní knize.

Čtyři miliony bitcoinů (BTC), nebo 25 % všech BTC, jsou zranitelní vůči útoku kvantovým počítačem kvůli majitelům, kteří používají nehašované veřejné klíče nebo znovu používají BTC adresy. Kvantový počítač by musel být dostatečně výkonný, aby dešifroval soukromý klíč z nehašované veřejné adresy. Pokud je soukromý klíč úspěšně dešifrován, může zlomyslný hráč ukrást prostředky uživatele přímo z jeho peněženek.

Nicméně odborníci předvídat, že potřebný výpočetní výkon provést tyto útoky by bylo milionkrát více než u současných kvantových počítačů, které mají méně než 100 qubitů. Nicméně výzkumníci v oblasti kvantových počítačů předpokládali, že počet používaných qubitů by mohl dosah 10 milionů během příštích deseti let.

Aby se uživatelé kryptoměn ochránili před těmito útoky, musí se vyhnout opětovnému použití adres nebo přesunu svých prostředků na adresy, kde nebyl zveřejněn veřejný klíč. Teoreticky to zní dobře, ale pro každodenní uživatele se to může ukázat jako příliš únavné.

Někdo s přístupem k výkonnému kvantovému počítači se může pokusit ukrást peníze z blockchainové transakce v tranzitu spuštěním tranzitního útoku. Protože se vztahuje na všechny transakce, rozsah tohoto útoku je daleko širší. Její provedení je však náročnější, protože ji musí dokončit útočník, než mohou těžaři transakci provést.

Ve většině případů nemá útočník více než několik minut kvůli době potvrzení v sítích, jako je Bitcoin a Ethereum. Hackeři také potřebují miliardy qubitů k provedení takového útoku, takže riziko útoku typu tranzit je mnohem nižší než útoku na úložiště. Nicméně je to stále něco, co by uživatelé měli vzít v úvahu.

Ochrana před útoky během přepravy není snadný úkol. K tomu je nutné přepnout základní kryptografický podpisový algoritmus blockchainu na takový, který je odolný vůči kvantovému útoku.

Opatření na ochranu před kvantovými výpočty

S kvantovým počítáním je ještě třeba vykonat značné množství práce, než jej lze považovat za důvěryhodnou hrozbu pro technologii blockchain. 

Kromě toho se technologie blockchain s největší pravděpodobností vyvine, aby vyřešila problém kvantové bezpečnosti, až budou kvantové počítače široce dostupné. Již existují kryptoměny jako IOTA, které využívají řízený acyklický graf (DAG) technologie, která je považována za kvantově odolnou. Na rozdíl od bloků, které tvoří blockchain, jsou orientované acyklické grafy tvořeny uzly a propojeními mezi nimi. Záznamy o krypto transakcích tak mají podobu uzlů. Poté jsou záznamy těchto výměn naskládány jeden na druhý.

Bloková mřížka je další technologie založená na DAG, která je kvantově odolná. Blockchainové sítě, jako je platforma QAN, využívají tuto technologii k tomu, aby vývojářům umožnila vytvářet kvantově odolné inteligentní smlouvy, decentralizované aplikace a digitální aktiva. Mřížková kryptografie je odolná vůči kvantovým počítačům, protože je založena na problému, který kvantový počítač nemusí být schopen snadno vyřešit. The název daným tomuto problému je problém nejkratšího vektoru (SVP). Matematicky je SVP otázkou nalezení nejkratšího vektoru ve vysokorozměrné mřížce.

Poslední: ETH Merge změní způsob, jakým podniky vnímají Ethereum pro podnikání

Má se za to, že SVP je pro kvantové počítače obtížně řešitelné kvůli povaze kvantového počítání. Pouze když jsou stavy qubitů plně zarovnány, může kvantový počítač použít princip superpozice. Kvantový počítač může použít princip superpozice, když jsou stavy qubitů dokonale zarovnány. Přesto se musí uchýlit k konvenčnějším metodám výpočtu, když stavy nejsou. V důsledku toho je velmi nepravděpodobné, že by kvantový počítač uspěl při řešení SVP. Proto je šifrování na bázi mřížky bezpečné proti kvantovým počítačům.

Dokonce i tradiční organizace podnikly kroky směrem ke kvantové bezpečnosti. JPMorgan a Toshiba se spojily, aby vyvíjely kvantová distribuce klíčů (QKD), řešení, o kterém tvrdí, že je kvantově odolné. S využitím kvantové fyziky a kryptografie QKD umožňuje dvěma stranám obchodovat s důvěrnými daty a zároveň je schopen identifikovat a zmařit jakékoli úsilí třetí strany odposlouchávat transakci. Na tento koncept se pohlíží jako na potenciálně užitečný bezpečnostní mechanismus proti hypotetickým blockchainovým útokům, které by v budoucnu mohly provádět kvantové počítače.