Wat gebeurt er met Bitcoin wanneer kwantumcomputers aankomen?

Quantum Computers – Wanneer komen ze aan en wat kunnen ze doen?

Quantum Computing, als het op grote schalen wordt geïmplementeerd, zou aanzienlijke versnellingen kunnen bieden aan specifieke problemen. Dit zou mogelijk zijn door de kwantummechanica te benutten. Cryptografisch relevante kwantumcomputer (CRQC’s) zijn machines die de wiskundige veronderstellingen kunnen breken die de moderne cryptografie ten grondslag liggen. Hierin zijn algoritmen opgenomen zoals Elliptic Curve Cryptography (ECC), die van fundamenteel belang is geweest voor Bitcoin Security.

CRQC’s zijn een grootschalige kwantummachine die nog steeds een uitdaging is om te construeren. Tot op heden hebben kwantumcomputers de prestaties van klassieke supercomputers niet overtroffen om problemen op te lossen die commercieel belangrijk zijn, of die voldoende zijn om de moderne cryptografie te ondermijnen.

Tijdlijnen voor de CRQC

Het is moeilijk om technologische vooruitgang te voorspellen. Het pad dat het nodig heeft, volgt zelden een rechte lijn en de geschiedenis van technologie biedt talloze voorbeelden van onverwachte doorbraken. In afwachting van mogelijke verschuivingen in cryptografische landschappen, hebben meerdere organisaties tijdlijnen voorgesteld voor de overgang van cryptografische tekens.

NIST, het US National Institute of Standards and Technology is een leider in de ontwikkeling van cryptografische standaard. Ze hebben twee belangrijke datums benadrukt in hun gepubliceerde aanbevelingen:

• Tegen 2030Traditionele coderingsmethoden zoals ECDSA en RSA moeten worden afgebouwd.
• Tegen 2035Alle cryptografische systemen moeten overstappen naar kwantumvrije algoritmen.

UK National Cyber ​​Security Center hanteert een vergelijkbare strategie met zijn driefasige migratieplan dat de overstap naar kwantumvrije cryptografie in 2035 zal voltooien. De EU en China werken actief aan strategieën voor codering na de kwantum, maar ze hebben nog geen formele tijdschema’s vrijgegeven.

Op industrieel niveau hebben veel toonaangevende bedrijven post-kwantum codering aangenomen, zoals CloudFlare Signal, Google en anderen. Het hybride handtekeningschema combineert traditionele codering met post -kwantumalgoritmen. Dit vereist een aanvaller om beide methoden te overtreden om een ​​systeem in gevaar te brengen. Apple is ook van plan om over te schakelen naar codering na de kwantum. PQC is een industriestandaard geworden en veel bedrijven zullen volgen.

Wat staat er op het spel

Bitcoin loopt het risico op ernstig financieel verlies. De Fig 2 -analyse toont aan dat 32,7% of ongeveer 6,51.000.000 bitcoins kwantum kwetsbaar zijn. Dit is meer dan $ 700 miljard waard bij de huidige marktwaarde. De fondsen worden gehouden door adressen die hun adres hergebruiken, of fondsen beschermd met inherent kwantum-onvoldoende soorten script. Ze omvatten ook fondsen die kwetsbaar zijn vanwege openbaarmaking van openbare sleutel op bitcoin -vorken, zoals bitcoin -contant geld.

Bitcoin: een bedreigingsmodel – waar moeten we ons zorgen over maken?

Bitcoin zal worden beïnvloed door twee gebieden waarvan wordt voorspeld dat het kwantum computing zal beïnvloeden: Het volgende zijn enkele van de manieren om contact op te nemen met elkaar Hierna volgen enkele voorbeelden van hoe u aan de slag kunt: Transactieshandtekeningen. De moeilijkheid om meerdere machines te combineren om een ​​kwantummijnwerker te maken, geeft een oneerlijk voordeel voor de grootste kwantummijnwerkers. Dit bedreigt decentralisatie. Het risico op transactiesignaturen is direct. Een CRQC kan de privésleutels van openbare sleutels afleiden en fondsen stelen.

Deze twee soorten bedreigingen hebben zeer verschillende tijdlijnen. De technische uitdagingen van het bouwen van een kwantummachine die beter presteert dan de moderne ASIC -mijnwerker is veel moeilijker dan het bouwen van één om digitale handtekeningen te breken. Het is grotendeels te wijten aan de langzame kloksnelheden van de kwantumverwerkers vergeleken met de gespecialiseerde en sterk geoptimaliseerde hardware voor bitcoin -mijnbouw en hun gebrek aan parallellisatie.

Handtekeningen

Een CRQC zou aanvallers in staat stellen geld te nemen door de overtuiging te breken dat het onmogelijk was om een ​​openbare sleutel te verkrijgen met behulp van een ECC-gebaseerd schema. Het ondertekenen van een transactie met behulp van de private sleutel die overeenkomt met een openbare sleutel is hoe Bitcoin eigendom bewijst. Een CRQC die de privésleutel kan afleiden met behulp van de openbare sleutel, kan fondsen uitgeven en valselijk beweren de eigenaar te zijn.

Twee verschillende kwantumaanvallen kunnen worden uitgevoerd. Openbare toetsen worden tijdelijk onthuld bij het uitgeven van fondsen van hashed-adressen. Aanvallers hebben een kort venster om privésleutels te krijgen, meestal minuten of uren. Bepaalde uitvoertypen, zoals P2PK, P2MS en P2TR, stellen de openbare sleutels permanent bloot vanaf de tijdsfondsen. Dit geeft aanvallers een onbeperkte hoeveelheid tijd om kwantumaanvallen te lanceren. Vanwege het feit dat openbare sleutels zichtbaar blijven in de keten na het uitbrengen van het eerste bedrag, verandert het adres hergebruik de tijdelijke blootstelling van hashed -adressen permanent. Zoals te zien is in Fig.3, lopen de adressen die grote hoeveelheden fondsen bevatten, en hebben de openbare sleutel het meeste in gevaar. Dit omvat institutionele bedrijven die het hergebruik van het opnieuw aanpakken.

De mijnindustrie

Bitcoin -mijnbouw is gebaseerd op het idee dat de kans op het vinden van een blok lineair evenredig is met de rekeninspanning. Het algoritme van Grover is een kwantumzoektechniek die een kwadratische toename van snelheid biedt voor het zoeken naar bruuteforce. De methode van Grover is niet gemakkelijk paralleliseerbaar, waardoor het anders is dan klassieke mijnbouw. De beperking kan een oneerlijk voordeel geven aan die met grote, gecentraliseerde kwantumcomputers. Dit kan leiden tot een grotere concentratie van mijnbouw in plaats van een bredere participatie.

Kwantumwinning, naast centralisatieproblemen, zou de beste strategieën van mijnwerkers kunnen veranderen. Het kan bijvoorbeeld de ketenkwaliteit verslechteren door de maagbloktarieven te verhogen. Hogere merende blokkering kan de kosten en haalbaarheid van bepaalde aanvallen verlagen, zoals egoïstische mijnbouw.

De ontwikkeling van CRQC’s is veel verder weg dan het bouwen van een kwantum computingsysteem dat beter kan presteren dan moderne ASIC -mijnbouwmachines. Kwantumwinning is daarom geen dringende zorg. Het is ook onwaarschijnlijk dat het in de komende decennia een echte dreiging vormt. Het is echter de moeite waard om in de toekomstige kwantumcontext door te gaan met het verkennen van proof-of-werk. Het ecosysteem zou beter voorbereid zijn op de wereld van kwantumwinning als het een beter begrip van potentiële risico’s had.

Wat zijn de grootste uitdagingen in migratie naar kwantumbeveiliging?

Quantum Secure Signatures

Kwantumveilige cryptografische handtekeningen werden vele decennia door onderzoekers bestudeerd. Maar de interesse in het veld en de voortgang ervan is de afgelopen jaren versneld. De ontwikkeling van protocollen zoals sphinCs+ of Falcon is een resultaat geweest. Ondanks zijn relatieve jeugd heeft het veld al verschillende voorstellen gezien die aanvankelijk zeer veilig leken te zijn, maar die vervolgens werden gebroken. Het Sike -schema is ook verbroken door klassieke computers. Het veld is nog steeds actief en de kandidaten evolueren voortdurend.

In tabel 1 wordt aangetoond dat schema’s na de kwantum aanzienlijk complexer zijn in termen van sleutelgroottes en handtekeningen, evenals verificatietijden. Dit is te vergelijken met de klassieke algoritmen, zoals ECDSA of Schnorr, die Bitcoin momenteel gebruikt. Om dit probleem aan te pakken, suggereren sommige suggesties het gebruik van het Segwit’s Getuige -kortingsmechanisme om de voetafdruk in de keten te verminderen. Er is geen consensus over de optimale benadering voor het integreren van kwantumveilige handtekeningen met het protocol. Quantum-beveiligingsschema’s zijn niet volledig compatibel met klassieke handtekeningen. Deze omvatten die gebruikt in het bliksemnetwerk en vele andere toepassingen. De cryptografiegemeenschap blijft zich op dit gebied concentreren en verwacht in de toekomst verdere verbetering.

De migratiepaden

Als Bitcoin ervoor kiest om fondsen te migreren die kwetsbaar zijn voor kwantumbestendige formaten, zou een aanzienlijk aantal UTXOS moeten worden verplaatst. Er worden verschillende benaderingen overwogen, waarbij elk verschillende afwegingen met zich meebrengt. Anderen richten zich op het veilige gebruik van outputs met hash -adressen zonder openbare sleutels te vroeg bekend te maken. Sommigen stellen methoden voor om het gebruik van UTXOS te reguleren of te beperken die kwetsbaar zijn voor kwantumstelen. De strategieën vereisen meestal veranderingen in consensusregels zoals soft-forks. Ze moeten ook rekening houden met de moeilijkheid om een ​​groot volume UTXOS te verplaatsen. Dit kan mogelijk 4-18 maanden duren, zelfs met een langdurige toewijzing van blokken.

Filosofisch dilemma – laten we geld worden gestolen?

Bitcoin wordt geconfronteerd met een basisfilosofisch probleem: moeten fondsen die kwantumkwetsbaar zijn permanent niet-bestendbaar worden gemaakt? “Burned” Quantum Computers zijn toegankelijk voor iemand (“gestolen”)? Deze beslissing heeft invloed op de belangrijkste principes van Bitcoin, zoals onveranderlijkheid en censuurresistentie. Deze aanpak beschouwt kwantumkwetsbaarheid als een bug in het protocol die een conservatieve oplossing vereist, waardoor rijkdom wordt herverdeeld aan degenen die succesvol zijn in de CRQC -race. Volgens de steelbenadering schendt het branden van geld eigendomsrechten en neemt het activa in beslag van degenen die zich niet bewust zijn of niet snel kunnen migreren.

Marktdynamiek is meer dan alleen een filosofisch probleem. De gecoördineerde verbranding van miljoenen bitcoins zou ze permanent van de markt verwijderen, hun waarde vergroten en zekerheid bieden aan markten. De mogelijkheid om kwantumgegevens te stelen, zorgt voor massale overdracht van rijkdom van entiteiten die kwantumtechnologie bezitten, waardoor marktvolatiliteit en onzekerheid worden gecreëerd, omdat de fondsen langzaam worden afgetapt. Deze beslissing is cruciaal voor het bestuur van Bitcoin, omdat het vereist dat leden van de gemeenschap de veiligheidsproblemen in evenwicht brengen met fundamentele principes zoals soevereiniteit van gebruikers en niet -interventie.

Dus wat is de volgende stap?

CRQCS zal een aanzienlijke verschuiving naar de digitale wereld brengen, waardoor veel van onze huidige digitale infrastructuur in gevaar komt, waaronder veilige communicatie, authenticatie en andere digitale diensten. Quantum Computing is misschien nog geen realiteit, maar er worden voorbereidingen getroffen om ervoor te zorgen dat Bitcoin veerkrachtig is tegen toekomstige wijzigingen. Onderzoekers in de bitcoin- en cryptografische gemeenschappen blijven mogelijke risico’s verkennen en beoordelen. In ons rapport belichten we twee belangrijke gebieden die mogelijk onmiddellijke aandacht vereisen. Dit zijn: het voorkomen van adres hergebruik en het evalueren van afwegingen tussen verbranding versus discussies over blootgestelde fondsen.

Het is mogelijk dat het venster van kansen om proactieve maatregelen te nemen niet voor onbepaalde tijd zal duren. Zo belangrijk als geïnformeerd blijven over kwantum computing en codering is het ook essentieel om mitigatiestrategieën te bestuderen. Vanaf nu is het belangrijk om attent en opzettelijk te zijn om de toekomstige beveiliging van Bitcoin te waarborgen, vooral als we verhuizen naar een post -kwantumwereld.

Clara Shikhelman, Anthony Milton en anderen hebben een gastartikel bijgedragen. De meningen van Clara Shikhelman en Anthony Milton zijn alleen van hen, en niet die van BTC Inc. of Bitcoin Magazine.