Будущие угрозы для Bitcoin от квантовых компьютеров
Fidelity Digital Assets сообщает, что будущие квантовые компьютеры могут извлекать приватные ключи Bitcoin из открытых публичных ключей, что представляет угрозу для средств пользователей. Предложенная система подписи на основе хеширования может повысить безопасность, хотя более крупные подписи снизят пропускную способность транзакций и усложнят восстановление кошелька.
Необходимость обновления безопасности
Защита приватных ключей Bitcoin может в конечном итоге потребовать замены или дополнения, согласно анализу Fidelity Digital Assets, опубликованному 1 сентября. Криптографически значимые квантовые компьютеры (CRQCs) в настоящее время не существуют, но достаточно мощные системы могут подорвать математические предположения, обеспечивающие авторизацию транзакций, и поставить средства под угрозу.
«Минимизация размера ключа для сохранения пропускной способности транзакций Bitcoin остается ключевой проблемой, хотя влияние может быть менее выраженным, учитывая текущее состояние почти пустого мемпула.»
Приватные ключи и их роль в транзакциях
Приватные ключи позволяют владельцам Bitcoin авторизовать транзакции без обращения к посреднику. Кошельки используют приватный ключ для создания цифровой подписи, которая подтверждает контроль над средствами без раскрытия секретного ключа. Эта связь между приватными ключами, публичными ключами и подписями транзакций формирует основу владения Bitcoin и самоконтроля.
Текущие механизмы подписи Bitcoin
Большинство стандартных транзакций Bitcoin используют алгоритм цифровой подписи на основе эллиптической кривой или подписи Шнора. Подписи Шнора стали доступны через Taproot, при этом предложение по улучшению Bitcoin 340 (BIP 340) специфицирует подписи Шнора, а BIP 341 устанавливает правила расходования Taproot. Оба механизма полагаются на сложность решения задачи дискретного логарифма на эллиптической кривой с помощью классических компьютеров.
Угрозы от квантовых технологий
Достаточно мощный квантовый компьютер, работающий по алгоритму Шора, мог бы решить эту задачу и извлечь приватные ключи из соответствующих публичных ключей. Исследования снизили некоторые оценки ресурсов, необходимых для атаки на криптографию на основе эллиптической кривой, что привело к более четкому обсуждению безопасности Bitcoin в условиях квантовых технологий, хотя существующие квантовые системы остаются далеко от криптографически значимой мощности.
Перспективы новых систем подписи
Исследователи оценивают системы подписи, устойчивые к квантовым атакам, которые полагаются на хеш-функции, а не на криптографию на основе эллиптической кривой. Черновик спецификации SHRINCS сочетает компактный путь подписи с состоянием и более крупным безсостоянием. Его текущий дизайн специфицирует публичный ключ размером 48 байт, состояния подписи от 548 до 4,619 байт и безсостоящую подпись размером 5,777 байт.
Путь с состоянием требует от подписывающих устройств отслеживать, какие ключи одноразовых подписей уже были использованы. Потеря или повреждение состояния предотвращает безопасное продолжение работы кошелька по этому пути, в то время как резервный вариант SHRINCS опирается на алгоритмы из стандарта SLH-DSA Национального института стандартов и технологий, опубликованного 13 августа 2024 года.
Влияние на будущее Bitcoin
Исследование Fidelity Digital Assets описало, как будущее обновление Bitcoin, устойчивое к квантовым атакам, может учитывать различные требования безопасности:
«SHRINCS представляет собой один из возможных путей вперед как недавно формализованный BIP. Однако технические ограничения Bitcoin и неэффективности, связанные с более крупными подписями, устойчивыми к квантовым атакам, предполагают, что будущее решение может напоминать текущее состояние Bitcoin.»
Существующие подписи Bitcoin остаются значительно меньше, чем ведущие постквантовые альтернативы, создавая прямую взаимосвязь между будущей безопасностью и пропускной способностью сети. Более крупные подписи будут потреблять больше места в блоках, увеличивать затраты на транзакции в периоды перегрузки и ограничивать количество переводов, которые могут подтвердить майнеры.
Необходимость консенсуса и поддержки
Реализация SHRINCS или другой системы, устойчивой к квантовым атакам, потребует новых правил консенсуса, возможно, через обратимо совместимый мягкий форк. Провайдеры кошельков, майнеры, операторы узлов, биржи и хранители также должны будут поддержать переход.
Fidelity присоединилась к восьми другим финансовым и крипто-компаниям в июле, чтобы профинансировать инициативу по безопасности Bitcoin на сумму 15 миллионов долларов, которая включает исследования по устойчивости к квантовым атакам. Fidelity, финансовый гигант, управляющий активами на сумму 7,1 триллиона долларов, активно участвует в дебатах о криптовалютах в Вашингтоне, призывая сенаторов к более внимательному подходу к регулированию этой сферы.
