Megtörheti a kvantumszámítás a Bitcoint?

Hadd kezdjem ezt a részt egy nyilatkozattal. Közel sincs elég nagy agyam ahhoz, hogy megértsem, mi az a kvantumszámítás.

Ennek ellenére nagyon kíváncsi vagyok a lehetséges hatására Bitcoin és ennek eredményeként mostanában szabadidőmben egy kis időt töltöttem a kutatással. Tudod, „szórakozásból”. Az igazat megvallva, ebben a hónapban egy fél napot töltöttem egy repülőtéren, szóval mit akartam tenni, hogy elüssem az időt?

Gyors híreket, gyors tippeket és piaci elemzéseket keres? Iratkozzon fel még ma az Invezz hírlevelére.

Arra gondoltam, hogy összeállítok egy darabot, amely megpróbálja összefoglalni a kutatásomat, és elmagyarázni, mi az a kvantumszámítás, valamint annak a Bitcoinra gyakorolt ​​hatásai, leegyszerűsítve, így a többi normális ember, mint én – a nem csodaszép tudósok, ha úgy tetszik – képes lesz rá. felfogni. Itt van, amit találtam.

Mi az a kvantumszámítás?

A kvantumszámítás gyorsan fejlődő technológia amely a kvantummechanikára támaszkodik a „normál” számítógépek számára túl fejlett problémák megoldásában. A szubatomi részecskék kölcsönhatásával és mozgásával foglalkozik, és olyan helyre fejlődött, amelyet a legtöbb tudós még néhány évvel ezelőtt sem tudott volna elképzelni.

Lényegében gondoljunk olyan szupererős számítógépekre, amelyek rendkívül nehéz matematikai és kriptográfiai fejtörőket képesek megoldani yyyyyy gyorsabban, mint a mai klasszikus számítógépek. Tipp tipp.

Mi köze ennek a Bitcoinhoz?

A Bitcoin az úgynevezett aszimmetrikus kriptográfián alapul. Ez azt jelenti, hogy az „egyirányú funkciónak” nevezett elven működik. Minden Bitcoin pénztárcának két alapvető szempontja van: egy privát kulcs és egy nyilvános kulcs. Ha van privát kulcsa, könnyen kikövetkeztetheti a nyilvános kulcsot. Azonban – és ez a döntő rész – a fordítva nem igaz, tehát ha valakinek van nyilvános kulcsa, nem tud következtetni a privát kulcsára. Ezért az „egyirányú funkció”.

Ennek van értelme. Nyilvánvaló, hogy a Bitcoin hiábavaló lenne, ha elő tudná húzni valaki nyilvános kulcsát (amely többnyire mindenki számára elérhető az interneten), és ebből levezetné a privát kulcsát, így hozzáférhetne a pénztárcájához. A mai számítógépekkel ezt nem lehet megtenni, mert csillagászati ​​​​számú számításon kell keresztülmennie ahhoz, hogy feltörje, mi a privát kulcs.

Lépjen be a kvantumszámítógépekbe. Gondolj egy kvantumszámítógépre, mint Albert Einstein agya, és egy normál számítógépre, mint az én vacak agyam. A számomra teljesen megvalósíthatatlan dolgok Einstein úr lehetőségei között vannak. És ebben a hasonlatban Einstein feltörheti a privát kulcsot.

Sokan úgy gondolják, hogy elkerülhetetlen, hogy a kvantumszámítógépek idáig fejlődjenek. Az elmúlt évek fejlődését tekintve nehéz lenne fogadni ellene. Például 2019. Google azt állította egy tanulmányban (amelyet nagyon vártak a kutatók), hogy egy különösen fejlett kvantumszámítógépet fejlesztett ki. Ez a számítógép képes volt 200 másodperc alatt elvégezni egy olyan számítást, amely napjaink legfejlettebb klasszikus számítógépének, a Summit néven ismert, körülbelül 10,000 XNUMX évbe telik.

Bitcoin esetén ahhoz, hogy bitcoinokat küldhessen egyik címről a másikra, a feladónak engedélyeznie kell, hogy övé legyen az a (nyilvános) cím, ahol a pénzeszközöket tárolják. Ennek érdekében digitális aláírást kell adniuk privát kulcsuk formájában annak bizonyítására, hogy az adott címen lévő pénzeszközök az övék. Elegendő teljesítményű kvantumszámítógéppel valaki, aki rendelkezik a nyilvános kulcsával, feltörheti a kódot, hogy megszerezze a privát kulcsát, ezáltal meg tudja hamisítani az aláírást és besöpörni az összes bitcoint. Döbbenet és horror! Felkiáltójel!

De tarts ki – ez nem jelenti azt, hogy a bitcoin pénztárcák hamarosan feltörnek. Legalábbis nem mindegyik.

A kvantumszámítógépek feltörik a Bitcoint?

A Bitcoin-címek az itt vizsgált célból két kategóriába sorolhatók. Ez az elején kicsit bonyolultnak fog hangzani, de viseljetek el – ne feledjétek, én sem származom számítástechnikai háttérből, így egyszerű leszek, és összefogom az egészet.

A Bitcoin-címek két kategóriája közül az elsőt „nyilvános kulcsra való fizetésnek” (p2pk) nevezik. Ez az OG címtípus volt, ezért a legtöbb régebbi cím ebbe a kategóriába tartozik. Ez magában foglalja az ön bitcoinjait is, Nakamoto úr vagy asszony – de Satoshi következményeiről később.

Ezek a p2pk-címek a sebezhetőek, ha a kvantumszámítógépeket is magában foglaló potenciális jövőről van szó. A nyilvános kulcs közvetlenül a pénztárca címéből érhető el, és mivel ez blokklánc, a címek mindenki számára láthatók a világon.

Például, ezt a Bitcoin genezis bitcoin címe, a valaha készített első cím. Satoshi Nakamoto – bárhol is vagy, nagyfiú – 50 bitcoint kapott jutalmul a bányászatért január 3-án^rd 2009. Az 50 bitcoin azóta sem hagyta el a címet. És ennek a címnek a nyilvános kulcsára mindenki következtethet.

(Ó, szórakoztató mellékes megjegyzésként, amint alább láthatja, 68 bitcoin található ezen a címen, annak ellenére, hogy Satoshi csak 50 bitcoint keresett a bányászatért. Ennek az az oka, hogy az emberek évek óta küldtek bitcoint a címre, hogy kifejezzék elismerésüket azért, amit Satoshi tett).

Satoshi valójában több mint 22,000 50 bitcoin blokkot bányászott ki, és minden alkalommal új címet generált, mert a lehető legnévtelenebb akart maradni. Ezeken a címeken 1 bitcoin található (ismét egyik sem mozdult el – gyémántkéz császár), körülbelül XNUMX millió bitcoinról feltételezik, hogy Satoshihoz tartozik.

De mindegy, vissza a lényeghez. Ezek nyilvánvalóan korai bitcoin-címek, és ezért a p2pk kategóriába tartoznak. Ez azt jelenti, hogy a nyilvánosan látható címek, például a fent látható genezis cím – 1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa – mindegyiknek megvan a nyilvános kulcsa, amelyet bárki megszerezhet a világon.

És amikor megjelenik egy kvantumszámítógép, képes lesz feltörni ezeknek a címeknek a privát kulcsát ezekből az elérhető nyilvános kulcsokból, és besöpörni az összes bitcoint. Ebből a részből az a döntő, hogy egy Bitcoin-címet egy kvantumszámítógép veszélyeztethet, először hozzáférhető nyilvános kulccsal kell rendelkeznie.

Minden címet feltörhetnek a kvantumszámítógépek?

Szerencsére nem minden cím tartozik ebbe a kategóriába. A második kategória egy újabb típusú cím, az úgynevezett „nyilvános kulcsra való fizetés” (p2pkh). Ezeknél a címeknél a nyilvános kulcs nem szerezhető be a címből. Ehelyett a nyilvános kulcsot csak akkor tárják fel a világnak, amikor a tranzakció során pénzt küldenek abból a pénztárcából.

Ez azt jelenti, hogy ezek a címek áthatolhatatlanok a kvantumszámítógépek számára -ig a felhasználó pénzt küld ebből a pénztárcából. Ezek után olyanok, mint a fenti Satoshi p2pk-címei – nyilvános kulcsaik láthatók a világ számára, és sebezhetőek a kvantumszámítógépekkel szemben.

Ez az oka annak, hogy a puristák ösztönzik a Bitcoin-címek újrafelhasználását. Valóban, ha valaki a lehető legnagyobb biztonságban van, soha ne használja újra ugyanazt a címet – de sokan nem veszik figyelembe ezt a tanácsot.

Tehát hány Bitcoin-címet tudnak feltörni a kvantumszámítógépek?

Összefoglalva az előző szakaszt, kétféle bitcoin-cím sebezhető a kvantumszámítással szemben. Az első az old-school p2pk címek, mint például a Satoshié. A második az újrafelhasznált p2pkh címek.

Deloitte közzétett az e kategóriákba tartozó címek számát értékelő elemzés. Az alábbi grafikon összefoglalja eredményeiket.

Ez azt mutatja, hogy az old-school p2pk címek domináltak a korai években. A biztonságosabb p2pkh címek 2010-ben jelentek meg, és hamarosan a domináns címtípusokká váltak. A levont kulcsfontosságú következtetés az, hogy a régimódi p2pk-címekben található érmék száma körülbelül 2 millió bitcoin maradt (a 9.5 millió bitcoin végső készletének 21%-a, amelynek több mint fele a Satoshié volt). ).

Úgy gondolom, hogy a p2pk-címekben (kék vonal) lévő stagnáló 2 millió érme alapján azt a következtetést levonhatjuk, hogy ezek a korán alkalmazó bányászoknak tudhatók be, akik soha nem adtak el, és sok valószínűleg elveszett érme (ezek fele Satoshié) .

További érdekesség az újrafelhasznált p2pkh címek (lila vonal), a második kategória, amely sebezhető a kvantumszámítógépekkel szemben. A 2010 és 2014 közötti növekedés után azóta csökkent, és jelenleg körülbelül 2.5 millió érmén áll.

Ez azt jelenti, hogy összesen 4-4.5 millió érme (a grafikonon piros szaggatott vonal) van sebezhető a kvantumszámítógépekkel szemben (2 millió régi p2pk-címről és 2.5 millió újrafelhasznált p2pkh-címről). Ez a végső kínálat több mint 20%-a.

Hogyan csökkentheti a bitcoinok ellopásának kockázatát?

Van egy biztonságos címtípus: a p2pkh címek, amelyeket soha nem használtak bitcoinok küldésére máshova. A másik oldalon egy p2pkh cím, amely korábban bitcoint küldött máshova, valamint a p2pk címek (függetlenül attól, hogy küldtek-e bitcoint vagy sem) sérülékenyek.

Tehát a bitcoinok védelme érdekében új p2pkh címre kell küldeni őket. Ez a fő érv a kvantumszámítástechnika által a Bitcoinra vonatkozó fenyegetés ellen. A hívők azt mondják, hogy a bitcoinokat egyszerűen át lehet vinni új p2pkh címekre, és ezért áthatolhatatlanok. Helyesek.

De van egy fogás. Ha elvesztette a címéhez tartozó privát kulcsokat, nem férhet hozzá ezekhez a bitcoinokhoz, így nem is mozgathatóak. Ez azt jelenti, hogy a kvantumszámítógépek online megjelenése után a hackerek ingyenesen válogathatnak.

Tehát bár a Deloitte-tanulmány felmérte azoknak a Bitcoin-címeknek a számát, amelyek sebezhetőek lennének, ha a kvantumszámítógépek ma online lennének (21%), talán relevánsabb kérdés, hogy hány bitcoin mindig sebezhető lesz a kvantumszámítógépek fenyegetésével szemben. Mert bármi legyen is ez a szám, ez a kulcs, amely rendszerszintű kockázatot jelent a Bitcoin-hálózat egészére nézve.

Van-e rendszerszintű kockázata a Bitcoinnak?

Tegyük fel, hogy egy 21. századi Albert Einstein holnap felébred, és hirtelen kvantumszámítógépe van. Little Albert Junior a teljes Bitcoin kínálat több mint 20%-át söpörte be. Mi történik ezután?

Nyilván az ár csökkenni fog. Először is, a kínálat lényegében növekszik, mivel az összes elveszett érme, beleértve a feltételezett Satoshihoz tartozó 5%-ot is, ismét forgalomba kerül. De az ár csökkenni fog több miatt, mint egy egyszerű kínálati oldali kiigazítás.

Azt, hogy hol száll le az ár, bárki találgathatja, de az enyém az, hogy a nullához közelít. Hogyan lehet meggyőzni az embereket arról, hogy a Bitcoinnak – amelyet örökre a valaha létezett legnehezebb pénzformaként hirdettek – van egy hatalmas fogás?

Az érv ekkor így hangzik: „Rendben, mindannyian azt hittük, hogy ez a valaha létezett legnehezebb pénz, bár a technológia hibás volt, és a számítógépek olyan szintre fejlődtek, hogy feltörték, de most megígérjük, hogy újra biztonságos, és a technológia soha többé nem fogja feltörni. ”.

Hány ember fogja használni a Bitcoint ebben a forgatókönyvben? Tud előre látni olyan S&P 500-as társaságokat, amelyek ezt a mérlegükben tartják? Van még olyan ország, amely törvényes fizetőeszköznek nyilvánítja? Valami nyugdíjpénztár fektet be? Nem csak a kínálat 20%-a fogyott el, hanem az egész fellépés. Vége lenne.

Ezért kell a sebezhető bitcoinok számát 20%-kal csökkenteni. Szerencsére nem várható, hogy ifjabb Albert Einstein holnapra online lesz a szuper számítógépe.

Miért nem lép át mindenki (áthatolhatatlan) új p2pkh címekre?

Ez a megoldás. De ahogy mondtam, vannak olyan bitcoint tartalmazó pénztárcák, amelyekhez a felhasználók elvesztették a privát kulcsokat, meghaltak, vagy más okból. Ezeket a bitcoinokat nem lehet mozgatni. Ha például Satoshi meghalt, az érméit nem mozgatják, amíg ki nem fejlesztenek egy megfelelő teljesítményű kvantumszámítógépet.

Ez arra késztette Andreas Antolopoulos blokklánc-technológiai szakértőt, hogy kijelentse a következőket:

Tudni fogjuk, hogy mikor létezik kvantumszámítás, amikor Satoshi érméi mozognak

Tudni fogjuk, hogy mikor létezik kvantumszámítás, amikor Satoshi érméi mozognak

Andreas Antolopoulos

De nincs minden veszve. Szerencsére van megoldás erre a remélhetőleg hipotetikus, de a valóságban egy nap nem hipotetikus kérdésre. Ez a megoldás az, hogy a Bitcoin-közösségen belül olyan tervet dolgozunk ki, amely arra kényszeríti az embereket, hogy bitcoinjaikat olyan címekre vigyék, amelyek nem sérülékenyek. A Deloitte azt javasolja, hogy egy ilyen terv felvázolhatná, hogy „egy előre meghatározott idő elteltével (amely lehetővé teszi az emberek számára, hogy biztonságos címekre vigyék bitcoinjaikat) a nem biztonságos címeken lévő érmék használhatatlanná válnának (ez technikailag azt jelenti, hogy a bányászok figyelmen kívül hagyják az ezekről a címekről érkező tranzakciókat). ”.

Ez minden valószínűség szerint egy hihetetlenül zavaros és megosztó kérdés lenne. A közösségen belüli konszenzusra törekedni rémálom lenne, és a 2017-es Bitcoin közösségen belüli hírhedt polgárháborús időszakra emlékeztet, amely „kemény villához” és a Bitcoin Cash létrehozásához vezetett.

Határozottan biztonságos a Bitcoin, ha „áthatolhatatlan” címekre továbbítják?

Hmm. Nos, van még egy probléma. Amint egy tranzakció végrehajtásra kerül a pénzeszközök pénztárcából történő küldésére, a nyilvános kulcs elérhetővé válik. Ez azt jelenti, hogy a kvantumszámítógép képes feltörni a privát kulcsot.

De van késés a tranzakció kezdeményezése és a bányászok megerősítése között. A bitcoin blokkokat tízpercenként bányászják, ami azt jelenti, hogy létezik egy ablak, ahol a nyilvános kulcs elérhető, de az összeget még nem utalták át a pénztárcából.

Tehát, ha egy támadó ezen időn belül megszerezheti a nyilvános kulcsból a privát kulcsot, majd saját tranzakciót hajthat végre, amelynek során ugyanazokat a bitcoinokat küldi el, amelyeket Ön próbál küldeni, de egy másik címre, és magasabb bányászati ​​díjat fizet elsőbbséget kap a sorban, a bitcoinokat ellophatják.

Tehát, ha egy kvantumszámítógép valaha eljut odáig, hogy tíz percnél rövidebb idő alatt képes feltörni egy privát kulcsot – és ez itt egyre mitikusabb tartományba kerül, figyelmeztetnem kell –, akkor minden fogadás ki van kapcsolva, és elméletileg minden tranzakció a számítógépen történik. hálózat feltörhető.  

Itt a Deloitte-hoz fordulok, aki jól összefoglalja ezt a kérdést:

A jelenlegi tudományos becslések szerint egy kvantumszámítógép kb 8 óra az RSA-kulcs feltöréséhez, és egyes konkrét számítások azt jósolják, hogy egy Bitcoin aláírást feltörhetnek belül 30 perc

Ez azt jelenti, hogy a Bitcoinnak elvileg ellenállónak kell lennie a kvantumtámadásokkal szemben (amíg nem használja fel újra a címeket). Mivel azonban a kvantumszámítógépek területe még gyerekcipőben jár, nem világos, milyen gyors lesz egy ilyen kvantumszámítógép a jövőben.

Ha egy kvantumszámítógép valaha is közelebb kerül a 10 perces határhoz, hogy a nyilvános kulcsából privát kulcsot tudjon levezetni, akkor a Bitcoin blokklánc eredendően megszakad.

Itan Barmes & Bram Bosch, Deloitte

Következtetés

A bizonyítékok arra mutatnak, hogy a Bitcoin évek óta biztonságos.

A bizonyítékok egy olyan világ felé is mutatnak, ahol kvantumszámítógépek fognak létezni, és a Bitcoin végül sebezhető lesz. Még abban az esetben is, ha ez megtörténik, a Bitcoin hálózat semmissé teheti a fenyegetést egy soft fork végrehajtásával és egy kvantumbiztonságos titkosítási módszerrel rendelkező hálózatra való migrációval.

Ebben az esetben az a probléma (utálom, hogy több rossz hír hordozója legyen), hogy valószínűleg komoly skálázhatósági problémákat okozna, amivel a hálózat már most is küzd.

Végezetül az a kérdés, hogy a technológia milyen irányba halad – mind a kvantumszámítással, mind a Bitcoinnal. A technológia villámgyorsan fejlődik. Példaként említhető ez a vita, amely 20 évvel ezelőtt ostobaság volt, mind a kvantumszámítógépek elkerülhetetlenségével kapcsolatban, mind a digitális valuta és az úgynevezett „blokklánc” létezésével kapcsolatban.

Több kutatásra és folyamatos fejlesztésre van szükség a Bitcoin oldalán, hogy biztosítsuk jövőjét a kvantumszámítástechnika fenyegetésével szemben. A közösség hosszú utat tett meg, és a Bitcoin fejlődik, annak ellenére, amit sok ellenző érvel, szóval ez nagyon is lehetséges.

Az a világ, ahol a Bitcoin egy poszt-kvantum kriptográfiai mechanizmusra tér át, semmivel sem pofátlanabb, mint egy olyan világ, ahol léteznek olyan kvantumszámítógépek, amelyek képesek feltörni a privát kulcsokat. Csak reménykedni kell, hogy előbbi érkezik.

Köszönöm, hogy elolvasta ezt a hihetetlenül összetett és spekulatív problémát leegyszerűsítő próbálkozásomat, és ha bármilyen megjegyzése vagy visszajelzése van (akár gyűlölet-mailben is!), forduljon hozzám bizalommal a Twitteren a @DanniiAshmore vagy @InvezzPortal címen.