Google cảnh báo rằng mã hóa Bitcoin có thể bị phá vỡ với ít tài nguyên lượng tử hơn dự kiến

Khi điện toán lượng tử tiến bộ, chi phí để tấn công Bitcoin có thể giảm mạnh một cách nhanh chóng.

Trong một phân tích mới, Google cảnh báo rằng các tài sản tiền mã hóa như Bitcoin và Ethereum có thể dễ bị tấn công lượng tử sớm hơn nhiều so với ước tính trước đây.

Nghiên cứu cho thấy các máy lượng tử chạy thuật toán Shor có thể giải bài toán Logarit Rời rạc trên Đường cong Elliptic 256-bit (ECDLP) bảo vệ hầu hết các blockchain với ít qubit và cổng hơn.

Các nhà nghiên cứu của Google ước tính rằng 1.200–1.450 qubit logic và 70–90 triệu cổng lượng tử có thể bẻ khóa mã hóa 256-bit của Bitcoin trong vài phút, có thể chạy trên ít hơn 500.000 qubit vật lý trong vài phút.

Những phát hiện này cho thấy các cuộc tấn công lượng tử có thể khả thi sớm hơn nhiều so với các ước tính trước đó.

Ví Bitcoin có nguy cơ

Các mối đe dọa lượng tử trong tương lai đối với Bitcoin phụ thuộc vào việc loại phần cứng nào được mở rộng trước, theo Google. Các hệ thống nhanh có thể cho phép tấn công gần như tức thời trong lúc giao dịch diễn ra, trong khi các hệ thống chậm hơn ban đầu sẽ nhắm vào các khoản tiền được lưu trữ.

Như đã nêu trong bài báo, các lỗ hổng chính bao gồm địa chỉ được dùng lại, các kiểu ví cũ hơn, và việc lộ khóa công khai trong các giao dịch; với hàng triệu BTC đã có nguy cơ.

Các cuộc tấn công “trong lúc chi” (on-spend), tức là một giao dịch bị chặn và bị khai thác trước khi được xác nhận, có thể khả thi trong khung thời gian xấp xỉ 10 phút mỗi khối của Bitcoin. Điều này thách thức giả định lâu nay rằng phí giao dịch và tốc độ mạng sẽ đủ để bảo vệ trước các đối thủ lượng tử.

Hàng chục tỷ tiền đang “ngủ yên” có nguy cơ

Ngoài các giao dịch đang hoạt động, mục tiêu trước mắt lớn nhất có thể là các khoản nắm giữ không hoạt động.

Theo các nhà nghiên cứu, khoảng 1,7 triệu Bitcoin, trị giá hàng chục tỷ đô la, vẫn bị khóa trong các định dạng ví ban đầu được gọi là P2PK, và nhiều trong số đó được cho là không thể truy cập do bị mất khóa.

Các tài sản này không thể được nâng cấp lên các tiêu chuẩn chống lượng tử, và cuối cùng có thể được mở khóa bởi bất kỳ ai là người đầu tiên có quyền truy cập vào một máy tính lượng tử có liên quan về mặt mật mã, hoặc CRQC.

Điều đó tạo ra một “quỹ giải thưởng cố định” cho các kẻ tấn công trong tương lai, theo mô tả của các nhà phân tích, trải dài từ các tác nhân nhà nước đến các công ty tư nhân, và việc thực thi có thể sẽ khó khăn trong một hệ thống phi tập trung và mang tính toàn cầu.

Đào Bitcoin an toàn, dù không hoàn toàn

Mặc dù máy tính lượng tử có thể đe dọa mật mã của Bitcoin, Google lưu ý rằng chính việc khai thác (mining) không phải là rủi ro ngay lập tức. Các bước tăng tốc lượng tử từ thuật toán Grover bị giới hạn, và các thợ đào ASIC thông thường vẫn thống trị về hiệu suất.

Tuy nhiên, các cuộc tấn công đột ngột có thể làm gián đoạn kinh tế của mạng. Một cuộc tấn công lượng tử thành công có thể làm giảm giá trị Bitcoin, giảm động lực cho thợ đào, và làm suy giảm hiệu năng lẫn bảo mật của mạng.

Nâng cấp Taproot cải thiện quyền riêng tư nhưng khiến Bitcoin dễ bị tấn công lượng tử

Google cảnh báo rằng các script mật mã của Bitcoin có thể bị nhắm tới bởi các cuộc tấn công lượng tử.

Các quỹ được kiểm soát thông qua UTXO, khóa công khai và chữ ký số, khiến việc lộ thông tin trong lúc chi tiêu trở thành một lỗ hổng quan trọng.

Các địa chỉ Early và Taproot đặc biệt dễ bị phơi bày, trong khi các địa chỉ chuẩn vẫn giữ được một phần bảo vệ cho đến khi được sử dụng.

Báo cáo ghi nhận rằng Taproot thể hiện sự đánh đổi giữa chức năng và an toàn trước lượng tử, đồng thời giới thiệu P2MR như một kiểu script trong tương lai nhằm giữ lợi ích của Taproot trong khi giảm rủi ro lượng tử.

37 triệu ETH có nguy cơ

Điện toán lượng tử có thể ảnh hưởng đến Ethereum nghiêm trọng hơn Bitcoin, theo Google.

Hợp đồng thông minh thiếu mật mã hậu lượng tử, khiến mã lưu trữ (at-rest) dễ bị tổn thương, trong khi các chữ ký BLS trong Proof-of-Stake tạo ra rủi ro mang tính hệ thống nếu một số lượng đủ lớn các trình xác thực bị xâm phạm.

Các mạng layer 2 của Ethereum cũng dựa vào các cam kết KZG dễ tổn thương trước lượng tử, điều này có thể cho phép tạo các backdoor vĩnh viễn.

Việc giảm thiểu hiệu quả đòi hỏi sự phối hợp quy mô lớn, nâng cấp hợp đồng thủ công, thay đổi khóa nhanh hơn, và chuyển sang mật mã hậu lượng tử trên toàn hệ sinh thái.

Ngoài Bitcoin và Ethereum

Các lỗ hổng lượng tử mở rộng xa hơn nhiều so với Bitcoin và Ethereum, ảnh hưởng đến các nhánh (fork), sidechain, đồng tiền bảo mật (privacy coins) và stablecoin, theo Google nhấn mạnh.

Nhiều chuỗi vẫn dựa vào mật mã dựa trên ECDLP, để lại các khoản tiền và quyền riêng tư ở trong tình trạng phơi lộ, trong khi các cầu nối multi-signature (đa chữ ký) và khóa quản trị tạo ra thêm các rủi ro.

Ngay cả các blockchain bảo toàn quyền riêng tư như Zcash hoặc Mimblewimble cũng có thể đối mặt với các cuộc tấn công hồi tố, cho phép lộ thông tin giao dịch trong quá khứ hoặc khai thác các lỗ hổng lạm phát.

Chuyển đổi hoàn toàn sang mật mã hậu lượng tử (PQC) là khả thi

Các nền tảng blockchain ngày càng lưu trữ các tài sản thực ngoài đời được token hóa, bao gồm trái phiếu và bất động sản. Với các dự phóng thị trường vượt 16 nghìn tỷ đô la vào năm 2030, các chuyên gia cảnh báo rằng các mối đe dọa từ điện toán lượng tử có thể trở thành rủi ro mang tính hệ thống đối với toàn bộ hệ thống tài chính.

Mặc dù các biện pháp giảm thiểu trong ngắn hạn, như xoay khóa (key rotation) và cập nhật giao thức, có thể giảm bớt mức độ phơi lộ, Google ghi nhận rằng chỉ việc di chuyển sang PQC mới mang lại bảo mật lâu dài trước các mối đe dọa lượng tử đột ngột.

Việc chuyển đổi hoàn toàn sang mật mã hậu lượng tử là có thể, nhưng chỉ khi công việc được bắt đầu ngay bây giờ, các nhà nghiên cứu của Google nhấn mạnh.

Các phương pháp mật mã mới, bao gồm các hệ thống dựa trên lattice (lưới) và dựa trên hàm băm, đã đang được thử nghiệm và triển khai trên một số mạng nhất định.

Một số dự án, như QRL và Abelian, được xây dựng để chống chịu lượng tử ngay từ đầu, trong khi các dự án khác, như Algorand, Solana và XRP Ledger, đang thử nghiệm các tích hợp an toàn trước lượng tử. Quỹ Ethereum cũng đã tăng cường nỗ lực để nâng cấp cơ sở hạ tầng cốt lõi cho an ninh hậu lượng tử.

Google kêu gọi cộng đồng crypto chuẩn bị sớm trước các cuộc tấn công lượng tử, áp dụng PQC, khắc phục các lỗ hổng ngắn hạn, và chia sẻ thông tin một cách có trách nhiệm để bảo vệ cả các quỹ lẫn niềm tin công chúng.

                    **Công bố:** Bài viết này đã được chỉnh sửa bởi Vivian Nguyen. Để biết thêm thông tin về cách chúng tôi tạo và rà soát nội dung, xem Chính sách Biên tập của chúng tôi.