Ο κβαντικός υπολογιστής έχει εγείρει ανησυχίες για το μέλλον της τεχνολογίας κρυπτονομισμάτων και blockchain τα τελευταία χρόνια. Για παράδειγμα, θεωρείται συνήθως ότι οι πολύ εξελιγμένοι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορέσουν μια μέρα να σπάσουν τη σημερινή κρυπτογράφηση, καθιστώντας την ασφάλεια σοβαρή ανησυχία για τους χρήστες στον χώρο του blockchain.
Η Κρυπτογραφικό πρωτόκολλο SHA-256 που χρησιμοποιείται για την ασφάλεια δικτύου Bitcoin είναι επί του παρόντος άθραυστο από τους σημερινούς υπολογιστές. Ωστόσο, οι ειδικοί προσδοκώ ότι μέσα σε μια δεκαετία, ο κβαντικός υπολογιστής θα είναι σε θέση να σπάσει τα υπάρχοντα πρωτόκολλα κρυπτογράφησης.
Σχετικά με το εάν οι κάτοχοι θα πρέπει να ανησυχούν μήπως οι κβαντικοί υπολογιστές αποτελούν απειλή για τα κρυπτονομίσματα, ο Johann Polecsak, επικεφαλής τεχνολογίας της QAN Platform, μιας πλατφόρμας blockchain επιπέδου 1, είπε στην Cointelegraph:
"Σίγουρα. Οι υπογραφές ελλειπτικής καμπύλης - οι οποίες τροφοδοτούν όλες τις μεγάλες αλυσίδες μπλοκ σήμερα και οι οποίες είναι αποδεδειγμένα ευάλωτες σε επιθέσεις QC - θα σπάσουν, που είναι ο ΜΟΝΟΣ μηχανισμός ελέγχου ταυτότητας στο σύστημα. Μόλις σπάσει, θα είναι κυριολεκτικά αδύνατο να διαφοροποιηθεί ένας νόμιμος ιδιοκτήτης πορτοφολιού και ένας χάκερ που πλαστογραφούσε την υπογραφή ενός».
Εάν ποτέ σπάσουν οι τρέχοντες αλγόριθμοι κατακερματισμού κρυπτογράφησης, αυτό αφήνει ψηφιακά περιουσιακά στοιχεία αξίας εκατοντάδων δισεκατομμυρίων ευάλωτα στην κλοπή από κακόβουλους παράγοντες. Ωστόσο, παρά αυτές τις ανησυχίες, ο κβαντικός υπολογιστής έχει ακόμη πολύ δρόμο να διανύσει μέχρι να γίνει βιώσιμη απειλή για την τεχνολογία blockchain.
Τι είναι ο κβαντικός υπολογισμός;
Οι σύγχρονοι υπολογιστές επεξεργάζονται πληροφορίες και πραγματοποιούν υπολογισμούς χρησιμοποιώντας "bits". Δυστυχώς, αυτά τα bit δεν μπορούν να υπάρχουν ταυτόχρονα σε δύο θέσεις και δύο διακριτές καταστάσεις.
Αντίθετα, τα παραδοσιακά bit υπολογιστή μπορεί να έχουν είτε την τιμή 0 είτε 1. Μια καλή αναλογία είναι ότι ένας διακόπτης φωτός είναι ενεργοποιημένος ή απενεργοποιημένος. Επομένως, εάν υπάρχει ένα ζεύγος bit, για παράδειγμα, αυτά τα bit μπορούν να κρατήσουν μόνο έναν από τους τέσσερις πιθανούς συνδυασμούς ανά πάσα στιγμή: 0-0, 0-1, 1-0 ή 1-1.
Από μια πιο ρεαλιστική άποψη, η συνέπεια αυτού είναι ότι είναι πιθανό να χρειαστεί ένας μέσος υπολογιστής αρκετός χρόνος για να ολοκληρώσει πολύπλοκους υπολογισμούς, δηλαδή αυτούς που πρέπει να λάβουν υπόψη κάθε πιθανή διαμόρφωση.
Οι κβαντικοί υπολογιστές δεν λειτουργούν υπό τους ίδιους περιορισμούς με τους παραδοσιακούς υπολογιστές. Αντίθετα, χρησιμοποιούν κάτι που ονομάζεται κβαντικά bit ή "qubits" αντί για παραδοσιακά bit. Αυτά τα qubits μπορούν να συνυπάρχουν στις καταστάσεις 0 και 1 ταυτόχρονα.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, δύο bit μπορούν να κρατούν ταυτόχρονα μόνο έναν από τους τέσσερις πιθανούς συνδυασμούς. Ωστόσο, ένα μόνο ζεύγος qubits είναι ικανό να αποθηκεύσει και τα τέσσερα ταυτόχρονα. Και ο αριθμός των πιθανών επιλογών αυξάνεται εκθετικά με κάθε επιπλέον qubit.
Πρόσφατος: Τι σημαίνει η συγχώνευση Ethereum για τις λύσεις στρώματος-2 του blockchain
Κατά συνέπεια, οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να πραγματοποιήσουν πολλούς υπολογισμούς ενώ ταυτόχρονα εξετάζουν πολλές διαφορετικές διαμορφώσεις. Για παράδειγμα, σκεφτείτε το Επεξεργαστής Sycamore 54 qubit που ανέπτυξε η Google. Ήταν σε θέση να ολοκληρώσει έναν υπολογισμό σε 200 δευτερόλεπτα που θα χρειαζόταν ο ισχυρότερος υπερυπολογιστής στον κόσμο 10,000 χρόνια για να ολοκληρωθεί.
Με απλά λόγια, οι κβαντικοί υπολογιστές είναι πολύ πιο γρήγοροι από τους παραδοσιακούς υπολογιστές αφού χρησιμοποιούν qubits για να εκτελούν πολλαπλούς υπολογισμούς ταυτόχρονα. Επιπλέον, δεδομένου ότι τα qubits μπορούν να έχουν τιμή 0, 1 ή και τα δύο, είναι πολύ πιο αποτελεσματικά από το σύστημα δυαδικών bit που χρησιμοποιείται από τους τρέχοντες υπολογιστές.
Διαφορετικοί τύποι επιθέσεων κβαντικών υπολογιστών
Οι λεγόμενες επιθέσεις αποθήκευσης περιλαμβάνουν ένα κακόβουλο μέρος που προσπαθεί να κλέψει μετρητά εστιάζοντας σε ευαίσθητες διευθύνσεις blockchain, όπως εκείνες όπου το δημόσιο κλειδί του πορτοφολιού είναι ορατό σε ένα δημόσιο καθολικό.
Τέσσερα εκατομμύρια Bitcoin (BTC), ή 25% όλων των BTC, είναι ευάλωτοι σε επίθεση από έναν κβαντικό υπολογιστή λόγω των κατόχων που χρησιμοποιούν μη κατακερματισμένα δημόσια κλειδιά ή επαναχρησιμοποίηση διευθύνσεων BTC. Ο κβαντικός υπολογιστής θα πρέπει να είναι αρκετά ισχυρός για να αποκρυπτογραφήσει το ιδιωτικό κλειδί από τη μη κατακερματισμένη δημόσια διεύθυνση. Εάν το ιδιωτικό κλειδί αποκρυπτογραφηθεί με επιτυχία, ο κακόβουλος παράγοντας μπορεί να κλέψει τα χρήματα ενός χρήστη απευθείας από τα πορτοφόλια του.
Ωστόσο, οι ειδικοί προβλέπουν ότι η υπολογιστική ισχύς που απαιτείται η πραγματοποίηση αυτών των επιθέσεων θα ήταν εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τους σημερινούς κβαντικούς υπολογιστές, οι οποίοι έχουν λιγότερα από 100 qubits. Ωστόσο, ερευνητές στον τομέα των κβαντικών υπολογιστών έχουν υποθέσει ότι ο αριθμός των qubits που χρησιμοποιούνται μπορεί να φθάσουν 10 εκατομμύρια τα επόμενα δέκα χρόνια.
Για να προστατευτούν από αυτές τις επιθέσεις, οι χρήστες κρυπτογράφησης πρέπει να αποφεύγουν την επαναχρησιμοποίηση διευθύνσεων ή τη μεταφορά των κεφαλαίων τους σε διευθύνσεις όπου το δημόσιο κλειδί δεν έχει δημοσιευτεί. Αυτό ακούγεται καλό στη θεωρία, αλλά μπορεί να αποδειχθεί πολύ κουραστικό για τους καθημερινούς χρήστες.
Κάποιος με πρόσβαση σε έναν ισχυρό κβαντικό υπολογιστή μπορεί να επιχειρήσει να κλέψει χρήματα από μια συναλλαγή blockchain κατά τη μεταφορά, εξαπολύοντας μια επίθεση διαμετακόμισης. Επειδή ισχύει για όλες τις συναλλαγές, το εύρος αυτής της επίθεσης είναι πολύ ευρύτερο. Ωστόσο, η υλοποίησή της είναι πιο δύσκολη γιατί ο εισβολέας πρέπει να την ολοκληρώσει προτού οι εξορύκτες μπορέσουν να εκτελέσουν τη συναλλαγή.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, ένας εισβολέας δεν έχει περισσότερα από λίγα λεπτά λόγω του χρόνου επιβεβαίωσης σε δίκτυα όπως το Bitcoin και το Ethereum. Οι χάκερ χρειάζονται επίσης δισεκατομμύρια qubits για να πραγματοποιήσουν μια τέτοια επίθεση, καθιστώντας τον κίνδυνο μιας επίθεσης διαμετακόμισης πολύ χαμηλότερο από μια επίθεση αποθήκευσης. Ωστόσο, εξακολουθεί να είναι κάτι που πρέπει να λάβουν υπόψη οι χρήστες.
Η προστασία από επιθέσεις κατά τη μεταφορά δεν είναι εύκολη υπόθεση. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να αλλάξετε τον υποκείμενο αλγόριθμο κρυπτογραφικής υπογραφής του blockchain σε έναν που να είναι ανθεκτικός σε μια κβαντική επίθεση.
Μέτρα προστασίας από τους κβαντικούς υπολογιστές
Πρέπει ακόμη να γίνει σημαντικός όγκος εργασίας με τον κβαντικό υπολογισμό προτού θεωρηθεί αξιόπιστη απειλή για την τεχνολογία blockchain.
Επιπλέον, η τεχνολογία blockchain πιθανότατα θα εξελιχθεί για να αντιμετωπίσει το ζήτημα της κβαντικής ασφάλειας από τη στιγμή που οι κβαντικοί υπολογιστές θα είναι ευρέως διαθέσιμοι. Υπάρχουν ήδη κρυπτονομίσματα όπως το IOTA που χρησιμοποιούν κατευθυνόμενο ακυκλικό γράφημα (DAG) τεχνολογία που θεωρείται ανθεκτική στα κβαντικά. Σε αντίθεση με τα μπλοκ που συνθέτουν μια αλυσίδα μπλοκ, τα κατευθυνόμενα άκυκλα γραφήματα αποτελούνται από κόμβους και συνδέσεις μεταξύ τους. Έτσι, τα αρχεία των συναλλαγών κρυπτογράφησης παίρνουν τη μορφή κόμβων. Στη συνέχεια, τα αρχεία αυτών των ανταλλαγών στοιβάζονται το ένα πάνω στο άλλο.
Το μπλοκ πλέγμα είναι μια άλλη τεχνολογία που βασίζεται στο DAG και είναι ανθεκτική στα κβαντικά. Τα δίκτυα blockchain, όπως το QAN Platform, χρησιμοποιούν την τεχνολογία για να επιτρέψουν στους προγραμματιστές να δημιουργήσουν έξυπνα συμβόλαια ανθεκτικά σε κβαντικά, αποκεντρωμένες εφαρμογές και ψηφιακά στοιχεία. Η κρυπτογραφία πλέγματος είναι ανθεκτική στους κβαντικούς υπολογιστές επειδή βασίζεται σε ένα πρόβλημα που ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί να μην είναι σε θέση να λύσει εύκολα. ο όνομα που δίνεται σε αυτό το πρόβλημα είναι το Shortest Vector Problem (SVP). Μαθηματικά, το SVP είναι μια ερώτηση σχετικά με την εύρεση του συντομότερου διανύσματος σε ένα πλέγμα υψηλών διαστάσεων.
Πρόσφατος: Το ETH Merge θα αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι επιχειρήσεις βλέπουν το Ethereum για επιχειρήσεις
Θεωρείται ότι το SVP είναι δύσκολο να λυθεί από τους κβαντικούς υπολογιστές λόγω της φύσης του κβαντικού υπολογισμού. Μόνο όταν οι καταστάσεις των qubit είναι πλήρως ευθυγραμμισμένες, η αρχή της υπέρθεσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί από έναν κβαντικό υπολογιστή. Ο κβαντικός υπολογιστής μπορεί να χρησιμοποιήσει την αρχή της υπέρθεσης όταν οι καταστάσεις των qubit είναι τέλεια ευθυγραμμισμένες. Ωστόσο, πρέπει να καταφύγει σε πιο συμβατικές μεθόδους υπολογισμού όταν οι καταστάσεις δεν είναι. Ως αποτέλεσμα, ένας κβαντικός υπολογιστής είναι πολύ απίθανο να επιτύχει στην επίλυση του SVP. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η κρυπτογράφηση που βασίζεται σε πλέγμα είναι ασφαλής έναντι των κβαντικών υπολογιστών.
Ακόμη και οι παραδοσιακοί οργανισμοί έχουν κάνει βήματα προς την κβαντική ασφάλεια. Η JPMorgan και η Toshiba συνεργάστηκαν για την ανάπτυξη κατανομή κβαντικού κλειδιού (QKD), μια λύση που ισχυρίζονται ότι είναι ανθεκτική στα κβαντικά. Με τη χρήση της κβαντικής φυσικής και της κρυπτογραφίας, η QKD δίνει τη δυνατότητα σε δύο μέρη να ανταλλάσσουν εμπιστευτικά δεδομένα, ενώ ταυτόχρονα είναι σε θέση να εντοπίσουν και να αποτρέψουν κάθε προσπάθεια από τρίτους να κρυφακούσουν τη συναλλαγή. Η ιδέα εξετάζεται ως ένας δυνητικά χρήσιμος μηχανισμός ασφαλείας έναντι υποθετικών επιθέσεων blockchain που ενδέχεται να πραγματοποιήσουν στο μέλλον οι κβαντικοί υπολογιστές.
Πηγή: https://cointelegraph.com/news/why-quantum-computing-isn-ta-threat-to-crypto-yet