Hvorfor kvantedatabehandling ikke er en trussel mod krypto... endnu

Quantum computing har rejst bekymringer om fremtiden for cryptocurrency og blockchain-teknologi i de seneste år. For eksempel er det almindeligt antaget, at meget sofistikerede kvantecomputere en dag vil være i stand til at knække nutidens kryptering, hvilket gør sikkerhed til en alvorlig bekymring for brugere i blockchain-området.

SHA-256 kryptografisk protokol brugt til Bitcoin netværkssikkerhed er i øjeblikket ubrydelig af nutidens computere. Dog eksperter foregribe at kvanteberegning inden for et årti vil være i stand til at bryde eksisterende krypteringsprotokoller.

Med hensyn til hvorvidt indehavere skal være bekymrede for, at kvantecomputere er en trussel mod kryptovaluta, fortalte Johann Polecsak, teknologichef for QAN Platform, en lag-1 blockchain-platform, til Cointelegraph:

"Helt bestemt. Elliptiske kurvesignaturer - som driver alle større blockchains i dag, og som har vist sig at være sårbare over for QC-angreb - vil bryde, hvilket er den ENESTE autentificeringsmekanisme i systemet. Når først den går i stykker, vil det bogstaveligt talt være umuligt at skelne mellem en legitim tegnebogsejer og en hacker, der har forfalsket en signatur af en."

Hvis de nuværende kryptografiske hash-algoritmer nogensinde bliver knækket, efterlader det hundreder af milliarder af digitale aktiver sårbare over for tyveri fra ondsindede aktører. På trods af disse bekymringer har kvantecomputere stadig en lang vej at gå, før det bliver en levedygtig trussel mod blockchain-teknologi. 

Hvad er kvanteberegning?

Moderne computere behandler information og udfører beregninger ved hjælp af "bits". Desværre kan disse bits ikke eksistere samtidigt på to steder og to forskellige tilstande.

I stedet kan traditionelle computerbits enten have værdien 0 eller 1. En god analogi er, at en lyskontakt tændes eller slukkes. Derfor, hvis der for eksempel er et par bits, kan disse bits kun indeholde en af ​​de fire potentielle kombinationer til enhver tid: 0-0, 0-1, 1-0 eller 1-1.

Fra et mere pragmatisk synspunkt er implikationen af ​​dette, at det sandsynligvis vil tage en gennemsnitlig computer ret lang tid at gennemføre komplicerede beregninger, nemlig dem, der skal tage højde for hver eneste mulige konfiguration.

Kvantecomputere fungerer ikke under de samme begrænsninger som traditionelle computere. I stedet bruger de noget, der kaldes kvantebits eller "qubits" snarere end traditionelle bits. Disse qubits kan eksistere side om side i tilstandene 0 og 1 på samme tid.

Som tidligere nævnt kan to bits kun rumme én af fire mulige kombinationer samtidigt. Et enkelt par qubits er dog i stand til at lagre alle fire på samme tid. Og antallet af mulige muligheder vokser eksponentielt med hver yderligere qubit.

Nylig: Hvad Ethereum Merge betyder for blockchains lag-2-løsninger

Som en konsekvens kan kvantecomputere udføre mange beregninger, mens de samtidig overvejer flere forskellige konfigurationer. Overvej for eksempel 54-qubit Sycamore-processor som Google udviklede. Den var i stand til at gennemføre en beregning på 200 sekunder, som ville have taget den mest kraftfulde supercomputer i verden 10,000 år at gennemføre.

Enkelt sagt er kvantecomputere meget hurtigere end traditionelle computere, da de bruger qubits til at udføre flere beregninger samtidigt. Da qubits desuden kan have en værdi på 0, 1 eller begge, er de meget mere effektive end det binære bitsystem, der bruges af nuværende computere.

Forskellige typer kvantecomputerangreb

Såkaldte lagerangreb involverer en ondsindet part, der forsøger at stjæle kontanter ved at fokusere på modtagelige blockchain-adresser, såsom dem, hvor tegnebogens offentlige nøgle er synlig på en offentlig hovedbog.

Fire millioner Bitcoin (BTC), eller 25 % af alle BTC, er sårbare over for et angreb af en kvantecomputer på grund af, at ejere bruger ikke-hashed offentlige nøgler eller genbruger BTC-adresser. Kvantecomputeren skal være kraftig nok til at dechifrere den private nøgle fra den uhashed offentlige adresse. Hvis den private nøgle bliver dechifreret, kan den ondsindede aktør stjæle en brugers penge direkte fra deres tegnebøger.

Dog eksperter forudse, at den krævede computerkraft at udføre disse angreb ville være millioner af gange mere end de nuværende kvantecomputere, som har mindre end 100 qubits. Ikke desto mindre har forskere inden for quantum computing antaget, at antallet af qubits i brug kan nå 10 mio. i løbet af de næste ti år.

For at beskytte sig selv mod disse angreb skal kryptobrugere undgå at genbruge adresser eller flytte deres penge til adresser, hvor den offentlige nøgle ikke er blevet offentliggjort. Dette lyder godt i teorien, men det kan vise sig at være for kedeligt for hverdagsbrugere.

En person med adgang til en kraftfuld kvantecomputer kan forsøge at stjæle penge fra en blockchain-transaktion under transit ved at iværksætte et transitangreb. Fordi det gælder for alle transaktioner, er omfanget af dette angreb langt bredere. Det er dog mere udfordrende at udføre det, fordi angriberen skal fuldføre det, før minearbejderne kan udføre transaktionen.

Under de fleste omstændigheder har en angriber ikke mere end et par minutter på grund af bekræftelsestiden på netværk som Bitcoin og Ethereum. Hackere har også brug for milliarder af qubits for at udføre et sådant angreb, hvilket gør risikoen for et transitangreb meget lavere end et lagerangreb. Ikke desto mindre er det stadig noget, som brugerne bør tage i tankerne.

Det er ikke en let opgave at beskytte mod overgreb under transport. For at gøre dette er det nødvendigt at skifte blockchains underliggende kryptografiske signaturalgoritme til en, der er modstandsdygtig over for et kvanteangreb.

Foranstaltninger til beskyttelse mod kvanteberegning

Der er stadig en betydelig mængde arbejde, der skal gøres med kvanteberegning, før det kan betragtes som en troværdig trussel mod blockchain-teknologi. 

Derudover vil blockchain-teknologi højst sandsynligt udvikle sig for at tackle spørgsmålet om kvantesikkerhed, når kvantecomputere er bredt tilgængelige. Der er allerede kryptovalutaer som IOTA, der bruger rettet acyklisk graf (DAG) teknologi, der anses for kvanteresistent. I modsætning til de blokke, der udgør en blockchain, er rettede acykliske grafer opbygget af noder og forbindelser mellem dem. Således tager optegnelserne over kryptotransaktioner form af noder. Derefter stables optegnelserne for disse udvekslinger oven på hinanden.

Blokgitter er en anden DAG-baseret teknologi, der er kvantebestandig. Blockchain-netværk som QAN Platform bruger teknologien til at gøre det muligt for udviklere at bygge kvanteresistente smarte kontrakter, decentraliserede applikationer og digitale aktiver. Gitterkryptografi er modstandsdygtig over for kvantecomputere, fordi den er baseret på et problem, som en kvantecomputer måske ikke let kan løse. Det navn givet til dette problem er Shortest Vector Problem (SVP). Matematisk er SVP et spørgsmål om at finde den korteste vektor i et højdimensionelt gitter.

Nylig: ETH Merge vil ændre den måde, virksomheder ser på Ethereum for erhvervslivet

Det menes, at SVP er vanskeligt for kvantecomputere at løse på grund af kvantecomputernes natur. Kun når tilstandene af qubits er fuldt justeret, kan superpositionsprincippet bruges af en kvantecomputer. Kvantecomputeren kan bruge superpositionsprincippet, når qubitternes tilstande er perfekt justeret. Alligevel må den ty til mere konventionelle beregningsmetoder, når staterne ikke er det. Som et resultat er det meget usandsynligt, at en kvantecomputer vil lykkes med at løse SVP. Det er derfor gitterbaseret kryptering er sikker mod kvantecomputere.

Selv traditionelle organisationer har taget skridt i retning af kvantesikkerhed. JPMorgan og Toshiba er gået sammen om at udvikle kvantenøglefordeling (QKD), en løsning de hævder at være kvantebestandig. Med brugen af ​​kvantefysik og kryptografi gør QKD det muligt for to parter at handle fortrolige data, samtidig med at de er i stand til at identificere og forhindre en tredjeparts indsats for at aflytte transaktionen. Konceptet bliver set på som en potentielt nyttig sikkerhedsmekanisme mod hypotetiske blockchain-angreb, som kvantecomputere kan udføre i fremtiden.