Kvanttisuojaista Bitcoinia
Bitcoin-transaktiot voitaisiin tehdä vastustuskykyisiksi tuleville kvanttihyökkäyksille ilman, että verkon ydöprotokollaa muutettaisiin, StarkWaren tutkijan Avihu Mordechai Levyn ehdotuksen mukaan. Äskettäin julkaistussa paperissa Levy kuvaa ”Kvanttisuojaista Bitcoinia” -transaktiomallia, joka on suunniteltu pysymään turvallisena, vaikka kvanttitietokoneet murtaisivat nykyisin käytössä olevaa elliptistä käyrä -salausta.
Ehdotuksen keskeiset piirteet
Menetelmä toimii Bitcoinin nykyisten skriptisääntöjen puitteissa eikä vaadi pehmeää haarukkaa tai muuta verkon päivitystä. Levy kirjoitti:
”Esittelemme QSB:n, kvanttisuojaista Bitcoin-transaktiomallia, joka ei vaadi muutoksia Bitcoin-protokollaan ja pysyy turvallisena jopa Shorin algoritmin läsnä ollessa.”
Ehdotus korvasi elliptiset käyrä -allekirjoitukset hash-pohjaisella salauksella ja Lamport-allekirjoituksilla, aikaisemmalla allekirjoitusmenetelmällä, joka on kestävä kvanttihyökkäyksille. Levy kirjoitti:
”Koska Lamport-allekirjoitukset ovat post-kvanttisesti turvallisia ja ne allekirjoittavat transaktion kryptografisesti vahvan tunnisteen, transaktiota ei voi muuttaa ilman uuden Lamport-allekirjoituksen tuottamista – jota hyökkääjä ei voi väärentää, edes kvanttitietokoneen kyvyillä.”
Kryptografinen pulma ja laskentakustannukset
Suunnittelun keskiössä on kryptografinen pulma, joka on ratkaistava ennen kuin transaktio lähetetään. Paperissa arvioidaan, että kelvollisen ratkaisun löytäminen vaatisi noin 70 biljoonaa yritystä. Toisin kuin Bitcoinin louhinta, laskenta tapahtuu ennen kuin transaktio saavuttaa verkon. Käyttäjät suorittavat työn off-chain ja lähettävät transaktion, joka jo sisältää todisteen siitä, että pulma on ratkaistu.
Levy arvioi, että pulma voitaisiin ratkaista tavallisella laitteistolla, kuten GPU:illa, muutaman sadan dollarin kustannuksella per transaktio. Suunnitelma on suunniteltu toimimaan Bitcoinin skriptirajoissa, joissa on 201 op-koodia ja 10 000 tavua. Paperissa todetaan, että nämä rajoitukset ovat äärimmäisen tiukkoja, koska jokainen op-koodi lasketaan kokonaismäärään, vaikka se esiintyisi käyttämättömässä skriptivarsassa.
Transaktion kiinnittäminen ja turvallisuuskaupat
Sopivuuden varmistamiseksi järjestelmä yhdistää Lamport-allekirjoitukset hash-pohjaisiin pulmiin kerroksellisessa transaktiorakenteessa. Se esittelee myös ”transaktion kiinnittämisen”, joka vaatii ketä tahansa, joka yrittää muuttaa transaktiota, ratkaisemaan pulman uudelleen. Levy kuvaa järjestelmää ”viimeisenä keinona” sen sijaan, että se olisi skaalautuva ratkaisu.
Paperissa todetaan, että sekä off-chain laskentakustannus että on-chain transaktion koko eivät skaalautuisi Bitcoinin tavoite läpimenoon tai useimpien käyttäjien tarpeisiin. Transaktion luominen on myös monimutkaisempaa kuin standardi Bitcoinin käyttö, ja se voidaan katsoa ei-standardiksi nykyisten välityspolitiikkojen mukaan, mikä tarkoittaa, että ne voivat kohdata leviämisongelmia ja niiden on ehkä lähetettävä suoraan louhintapoolille sen sijaan, että ne lähetettäisiin julkisen mempoolin kautta.
Jatkuva tutkimus ja tulevaisuuden näkymät
Ehdotus sisältää myös turvallisuuskauppoja. Vaikka se välttää Shorin algoritmiin perustuvia hyökkäyksiä, jotka uhkaavat elliptisiä käyrä -allekirjoituksia, Groverin algoritmi voisi silti tarjota kvadrattisen nopeuden kvanttihyökkääjille. Levy kirjoitti:
”Siltä osin kuin kvanttiuhka uskotaan olevan todellinen, on edelleen tarpeen jatkaa jatkuvaa tutkimusta ja parhaan mahdollisen ratkaisun toteuttamista Bitcoinille – ratkaisun, joka on mahdollisimman tehokas, käyttäjäystävällinen ja vastaa Bitcoinin tarpeita protokollatason muutosten kautta.”
Levyn paperi liittyy useisiin ehdotuksiin, jotka ovat nousseet esiin kuvaamaan, kuinka Bitcoin voisi siirtyä kvanttiresistenttiin salaustekniikkaan, mukaan lukien BIP-360, joka esittelee Pay-to-Merkle-Root -osoiteformaatin, joka on suunniteltu tukemaan kvanttisuojaista allekirjoitusta. Vaikka kvanttiuhka Bitcoinille pysyy teoreettisena, yritykset, kuten Google ja Cloudflare, valmistautuvat jo siihen, asettaen vuoden 2029 määräajan siirtyä järjestelmiinsä post-kvantti.
