Квантовый компьютер и темный лес: пользователи Биткойн, L1 проекты и руководство по выживанию в блокчейне

Автор: в блокчейне Откровение

Введение: Кризис «темного леса» биткойна

В мире блокчейна каждый узел подобен звезде во вселенной, независим и в то же время связан с другими, вместе создавая децентрализованный финансовый мир. Биткойн, будучи первооткрывателем этой сети, полагается на мощные криптографические алгоритмы для обеспечения своей безопасности. Однако эта система безопасности не является неуязвимой. Технология из будущего — квантовый компьютер — тихо поднимается. Он подобен флоту ТрехТел, обладая способностью «удар пониженного измерения», и когда она станет зрелой, может нанести смертельный удар по биткойну и всей экосистеме блокчейна.

Так что, если квантовые компьютеры вскоре взломают биткойн, что нам делать? Есть ли возможность для контрнаступления в этой «темной лесной» битве за выживание в блокчейне?

Глава 1: Биткойн столкнется с «ударом по размерности» от квантов

В романе «Трехтел» самым ужасным оружием является не лазерная пушка, а «удар по понижению размерности» — высокоразвинутая цивилизация не сражается с тобой в одной размерности, а просто сжимает трехмерное пространство в двумерное. Все ваши защиты, все ваши крепости, мгновенно разрушаются в лист бумаги. Математика, на которой основан Биткойн, «невозможна», перед квантовыми вычислениями превращается в «очень легко».

Квантовая система IBM номер один, расположенная в Энингене, Германия. Источник: Википедия

1.1 «Технический барьер» биткойна против «капель» оружия квантовых компьютеров

Биткойн: криптостандарт 80-х годов

Ядро безопасности биткойна зависит от алгоритма ECDSA, который был впервые предложен в 1985 году как стандарт шифрования. В этой системе у каждого пользователя есть пара ключей: приватный ключ — это «мысль» пользователя, известная только ему; публичный ключ — это открытое «удостоверение личности», используемое для проверки легитимности транзакций.

С помощью математической односторонней функции легко сгенерировать открытый ключ из закрытого ключа, но вывести закрытый ключ из открытого ключа практически невозможно при традиционных вычислительных мощностях. Поскольку сеть Биткойн использует 256-битные ключи, это означает, что даже с помощью самых мощных традиционных компьютеров для брутфорса потребуется времени больше, чем возраст Вселенной. Именно эта математическая «невозможность» защищает безопасность сети Биткойн.

Квантовые компьютеры: новая технология “капли воды” для взлома шифрования

Квантовый компьютер — это совершенно новое вычислительное устройство, отличное от традиционных компьютеров, которое использует такие свойства квантовой физики, как суперпозиция и запутанность, для выполнения вычислений и теоретическая вычислительная способность по некоторым задачам может расти экспоненциально.

Появление квантовых компьютеров изменило правила игры — теоретически, с помощью алгоритма Шора, достаточно мощный квантовый компьютер может за разумное время вывести частный ключ непосредственно из открытого. Это похоже на «каплю воды» трёхтел, которая может легко прорваться сквозь самые прочные человеческие оборонительные системы. Его методы атаки обладают следующими характеристиками:

Скрытность: после того как злоумышленник получит приватный ключ, он сможет законно подписывать поддельные транзакции, и вся сеть будет считать это нормальной операцией владельца активов. Это похоже на наблюдение Суперразума в «Трех телах», полностью безмолвно.

Выборочно: наиболее уязвимыми являются те кошельки, чьи публичные ключи уже были раскрыты, особенно адреса, использованные в ранних сделках с биткойнами. Генеральный директор компании Quranium Капил Дхиман предупредил: «Монеты Сатоши станут легкой мишенью для атак. Если эти монеты будут перемещены, доверие людей к биткойну полностью рухнет еще до того, как система обрушится.»

«Сначала украсть, потом расшифровать: злоумышленники могут сейчас скопировать открытые данные в блокчейне и дождаться, пока технологии квантовых вычислений станут достаточно развитыми для расшифровки. Даже если существующая сеть обновится и перейдет на более безопасные алгоритмы, старые адреса, давно неиспользуемые кошельки и некоторые модели смарт-контрактов могут оказаться уязвимыми.»

1.2 Кризис доверия и временная шкала: более миллиона биткойнов Сатоши Накамото

Национальный центр кибербезопасности Великобритании рекомендует организациям определить пути обновления квантово-устойчивых криптографических систем до 2028 года и завершить миграцию к 2035 году. Для блокчейн-систем, срок службы которых может составлять десятилетия, подготовку необходимо начать уже сейчас.

Некоторые ранние оценки предполагают, что момент, когда квантовые компьютеры начнут реально играть свою роль, может наступить в 2030 году. Это означает, что времени для индустрии в блокчейне осталось не так уж и много.

В таком сценарии атаки квантовыми компьютерами блокчейн будет продолжать функционировать нормально — блоки будут по-прежнему добываться, реестр останется целым, но право собственности на активы уже незаметно изменилось. Эта ситуация более страшна, чем технический сбой, потому что она подрывает доверие людей к всей системе.

Как только более миллиона биткойнов Сатоши Накамото начнут двигаться, рынок погрузится в панику. Даже если технически в блокчейне все еще будет безопасно, цена может обрушиться, вызвав цепную реакцию, затрагивающую традиционные финансовые рынки, которые уже широко используют криптовалюту.

Если биткойн не сможет решить проблемы квантовой механики в течение следующего года, золото навсегда обгонит биткойн. На это основатель количественного биткойна и фонда цифровых активов Carpriole высказался в прошлом месяце на X.

Вторая часть: программа «Стена» Layer1

В “Трёх телах” есть замечательная идея: когда человечество обнаруживает, что инопланетная цивилизация с помощью “умных частиц” следит за всем на Земле, все планы обороны будут заранее раскрыты. Что делать? Организация Объединённых Наций предложила “план стенобитчиков” — выбрать нескольких “стенобитчиков” и наделить их правом задействовать глобальные ресурсы, чтобы заранее подготовиться к предстоящему вторжению.

С учетом будущих ударов в объемах квантовых вычислений, мир блокчейна также нуждается в «стенобитчиках». Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) играет эту роль. С 2022 по 2024 год NIST отобрал и начал стандартизацию первых постквантовых криптографических алгоритмов, которые, как межзвездное оружие, разработанное в «Трех телах», имеют свою цену, такую как большие размеры подписи и увеличение сложности использования, но действительно предоставляют практическое решение для блокчейна против квантовых атак.

Столкнувшись с одинаковыми угрозами, разные L1 блокчейны выбрали разные стратегии выживания.

2.1 Стратегия 1: Многопутевое исследование (эксперимент с лицом к стене)

В «Трех телах» стенобитчик может одновременно проводить эксперименты в нескольких направлениях, не объясняя никому, потому что никто не знает, какой путь будет успешным. Некоторые основные проекты в блокчейне используют подобную стратегию: одновременно пробуют различные технические решения, ищут оптимальное решение на практике.

Ethereum: всестороннее технологическое исследование

Группа исследований Эфириума разрабатывает список задач по миграции в постквантовую эпоху, включая новые типы транзакций, эксперименты с роллами и обертки на основе нулевых знаний. Они не ставят на одну единственную стратегию, а продвигаются в нескольких направлениях одновременно, чтобы выяснить, какой путь наиболее жизнеспособен и эффективен.

Источник: pqcee.github.io

Solana: Дополнительное безопасное убежище

Solana запустила опциональный анти-квантовый хранилище, в частности, решение «Solana Winternitz Vault» достигает этого путем внедрения сложной системы подписей на основе хеширования, которая каждый раз генерирует новый ключ при проведении транзакций.

Источник: @deanmlittle

Sui: Пошаговый путь обновления

Исследовательская команда Sui выпустила специализированный путь обновления для квантовой безопасности и предложила путь обновления, избегая разрушительных хардфорков, совместно с академическими партнерами. Это прогрессивная стратегия, которая минимизирует влияние на текущих пользователей.

Источник: @kostascrypto

Суть этой стратегии заключается в “опционных правах”: не принуждать всех к обновлению, а предоставить различные варианты, позволяя рынку и пользователям самим принимать решение.

2.2 Стратегия 2: Преобразование старого мира (план укрытия)

В «Трех телах» «план укрытия» не является сносом и перестройкой, а представляет собой строительство убежища за гигантской планетой — старый мир продолжает функционировать, новая система защиты постепенно создается. Некоторые блокчейн-проекты используют аналогичную стратегию: добавляют квантовый уровень безопасности к существующим системам, позволяя новым и старым системам сосуществовать, а пользователи могут постепенно мигрировать.

Algorand: Установка защиты на ключевых узлах

Algorand является典型例子 применения постквантовых технологий в производственной среде. В 2022 году была введена “доказательство состояния” (State Proofs), использующая стандартизированную NIST решеточную схему подписей FALCON. Эти доказательства проверяют состояние账本 Algorand каждые несколько сотен блоков, предоставляя другим цепям квантово-безопасные услуги проверки. Недавно Algorand также продемонстрировала полные постквантовые транзакции в основной сети, показывая логические подписи на основе Falcon.

Источник: Algorand

Cardano: долгосрочное планирование с параллельной двойной структурой

Хотя Cardano в настоящее время по-прежнему использует подписи Ed25519, его команда рассматривает квантовую готовность как долгосрочное конкурентное преимущество. Основатель Чарльз Хоскинсон изложил план, который включает в себя независимую цепь доказательств, сертификаты Mithril и подписи постквантового уровня, соответствующие стандартам NIST.

Источник: @IOHK_Charles

2.3 Стратегия три: Создание нового мира (Город Звездного Кольца)

В конце «Трех тел» человечество больше не пытается защищать Землю, а прямо в космосе строит совершенно новую цивилизацию — без исторического груза, без компромиссов, начиная с первого кирпича, проектируя для новой среды. Некоторые новые проекты в блокчейне выбрали этот путь: строить полностью квантово-устойчивую систему с нуля.

Naoris Protocol: упоминается в предложении, поданном в Комиссию по ценным бумагам и биржам США, сосредоточен на постквантовой инфраструктуре.

Quranium: Использует одобренный NIST алгоритм цифровой подписи на основе безсостояния хеширования (SPHINCS+), разработанный на уровне протокола для квантовой эпохи.

Quantum Resistant Ledger (QRL): Запущенный в 2018 году, основан на хэшированных подписях XMSS, является одной из первых анти-квантовых блокчейнов.

Эти проекты не нуждаются в обратной совместимости, не требуют миграции старых пользователей и не нуждаются в трудном балансе между производительностью и безопасностью. Они напрямую создают колонии в «новой вселенной», ожидая прихода квантовой эпохи.

Третья часть: Закон темного леса — каждый должен сделать выбор

3.1 Стратегия реагирования для частных пользователей

Избегайте длительного простоя: регулярно проверяйте и обновляйте кошелек, чтобы не стать «приоритетной» целью для квантовых атак.

Подготовка к обновлению ключей: в ближайшие годы ожидается появление новых типов аккаунтов, опций смешанной подписи и подсказок для кошельков, которые будут поощрять пользователей обновлять ключи для активов высокой стоимости.

Обратите внимание на криптоагильность: выбирайте экосистемы, которые могут добавлять и заменять криптографические примитивы без проведения разрушительных хард-форков.

3.2 Дью-дилидженс инвесторов

Прозрачность дорожной карты: есть ли у проекта четко задокументированная дорожная карта после квантовых технологий?

Фактическая реализация: есть ли прототип или реальные функции, или это просто маркетинговая реклама?

Планирование времени: Проект уже начал подготовку к квантовым угрозам 2030-х годов?

Заключение: дайте времени эволюционировать в блокчейне

В «Трёх телах» «Держатель меча» может в одиночку решать судьбу человечества, но в мире блокчейна нет такой роли. Каждый проект исследует свой путь, чье решение сработает? Никто не знает. Но именно это и есть децентрализованная устойчивость — никаких единичных точек отказа и никаких единственных ответов.

Угроза квантовых вычислений не является концом, а началом. Блокчейн, возможно, не сможет сохранить все прошлое, но пока основные идеи остаются — децентрализация, устойчивость к цензуре, отсутствие доверия — цивилизация будет продолжаться.

Дайте времени цивилизации, дайте времени эволюцию в блокчейне — только подготовленная цивилизация может войти в следующее измерение.