تهدید محاسبات کوانتومی برای امنیت بلاک چین: متخصص

محاسبات کوانتومی که زمانی مفهومی نظری بود، اکنون به سرعت در حال پیشرفت و تغییر درک ما از پردازش داده است.

بر خلاف رایانه‌های سنتی که از بیت‌ها استفاده می‌کنند، ماشین‌های کوانتومی از کیوبیت‌ها استفاده می‌کنند که می‌توانند در چندین حالت به طور همزمان وجود داشته باشند. این باعث می شود که آنها در هنگام مقابله با مشکلات پیچیده به طور قابل توجهی کارآمدتر از سیستم های محاسباتی سنتی باشند.

برای بخش بلاک چین، ظهور فناوری کوانتومی یک تهدید قابل توجه برای سیستم های رمزنگاری که امنیت زنجیره بلوکی را تامین می کنند، ایجاد می کند. روش های رمزگذاری فعلی، مانند Rivest-Shamir-Adleman (RSA) و Elliptic-Curve Cryptography (ECC)، به طور گسترده در شبکه هایی مانند بیت کوین و اتریوم. 

قدرت اصلی آنها در پیچیدگی آنها نهفته است، که سیستم های سنتی نمی توانند آن را شکست دهند. هنوز ماشین‌های کوانتومی ادعا می‌کنند برای اینکه بتوانیم این سیستم ها را بشکنیم، به طور بالقوه این شبکه ها را در برابر حملاتی آسیب پذیر می کند که زمانی غیرممکن تلقی می شدند.

با توجه به اینکه کل بخش شامل ارزهای دیجیتال، توکن‌های غیرقابل تعویض (NFT) و برنامه‌های غیرمتمرکز (DApps) در معرض خطر هستند، اقدامات رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتومی ضروری است. همانطور که آهسته به سمت دوران پس از کوانتوم، بخش بلاک چین باید نوآوری و سازگاری داشته باشد.

برای روشن کردن این مسائل، لیزا لود، مدیر اجرایی بنیاد شبکه مخفی و رئیس گروه کاری الگوریتم‌های کوانتومی IEEE SA، اخیراً با crypto.news صحبت کرد و در مورد پیامدهای محاسبات کوانتومی برای امنیت بلاک چین و چگونگی ایجاد این تهدیدات بحث کرد. آدرس داده شده است.

حملات محاسباتی کوانتومی چیست و چرا به طور کلی تهدیدی برای بلاک چین و ارزهای دیجیتال محسوب می شود؟

حملات محاسباتی کوانتومی چیزی شبیه به حملات brute force امروزی هستند، زیرا ظرفیت آنها برای آزمایش ترکیبات مختلف نسبت به کامپیوترهای کلاسیک بسیار افزایش یافته است. اگر یک قفل ترکیبی با سه رقم دارید، حدود هزار ترکیب وجود دارد، و یک دزد صبور می تواند همه آنها را امتحان کند و قفل چمدان شما را باز کند یا دوچرخه شما را بدزدد. وقتی یک رمز عبور آنلاین از 12 کاراکتر دارید، جایگشت‌ها به 7212 رمز عبور مختلف افزایش می‌یابد، که یک انسان نمی‌تواند آنها را مدیریت کند – اما یک کامپیوتر کلاسیک می‌تواند همه آنها را به ترتیب امتحان کند و در نهایت ترکیب مناسب را پیدا کند. اگر کیف پولی با کلید خصوصی رمزگذاری شده دارید، تعداد گزینه‌های ممکن به ۲۲۵۶ افزایش می‌یابد. این برای محاسبات کلاسیک برای مدیریت بسیار زیاد است، اما یک کامپیوتر کوانتومی می‌تواند این کار را انجام دهد. 

این ساده‌سازی واقعیت است، اما این مفهوم را بیان می‌کند که چرا حمله کامپیوتری کوانتومی تهدیدی برای بلاک‌چین و ارزهای دیجیتال است.  بسیاری از پیشنهادات برای مقابله با این تهدید عمدتاً تئوری هستند یا به راه‌حل ایجاد بلاک چین‌های جدید با مقاومت کوانتومی بومی بستگی دارند، اما زمانی که میلیون‌ها دلار در بلاک چین‌های موجود گره خورده است، این عملی نیست. در عوض، برخی از محققان بر روی چارچوب‌های سرتاسری تمرکز می‌کنند که می‌توانند برای بلاک چین‌های موجود اعمال شوند. یکی دیگر از تهدیدهای نه چندان آشکار اما بالقوه این است که رایانه های کوانتومی ممکن است بتوانند بلاک ها را بسیار سریعتر از رایانه های کلاسیک استخراج کنند و به طور بالقوه قدرت استخراج را متمرکز کنند. 

آیا بخش بلاک چین می‌تواند این مسائل را قبل از آماده شدن کامل فناوری محاسبات کوانتومی برطرف کند؟

اینها مسائلی است که امروز می بینیم، اما چه کسی می داند که پس از محاسبات کوانتومی چه چیزی پدیدار می شود یک واقعیت است. ما می دانیم که رمزنگاری بلاک چین به طور خاص برای مقابله با این تهدیدات در حال تکامل است، اما بزرگترین سوال این است که ما به چه چیزی فکر نکرده ایم؟ چه تهدیدهایی وجود دارند که امروزه آشکار نیستند اما زمانی ظهور خواهند کرد که این دو فناوری را در یک فضا داشته باشیم؟ ما پاسخ را نمی دانیم، اما می توانیم از یک چیز مطمئن باشیم: زمانی که بلاک چین ها با محاسبات کوانتومی مواجه می شوند، مشکلات جدید و غیرمنتظره ای برای حل وجود خواهد داشت.

از نظر تئوری، رایانه‌های کوانتومی می‌توانند الگوریتم‌های رمزنگاری RSA و منحنی بیضی را بشکنند. تهدیدی برای پلتفرم های بلاک چین فعلی مانند بیت کوین و اتریوم چقدر قریب الوقوع است؟

زمینه رمزنگاری کوانتومی، در حالی که در پتانسیل خود برای شکستن رمزهای موجود امیدوار کننده است، هنوز برای استقرار عملی آماده نیست. در همان زمان، رمزگذاری روی زنجیره به تکامل خود ادامه می‌دهد و رمزنگاران امروزی از تهدید کوانتومی در افق آگاه هستند. در نتیجه این مجموعه شرایط، توسعه روش‌های جدید رمزگذاری روی زنجیره، روش‌های ضد کوانتومی را ضروری می‌داند. امروزه هیچ تهدید قریب‌الوقوعی برای بیت‌کوین یا اتریوم وجود ندارد، زیرا سخت‌افزار کوانتومی عمدتاً یک ساختار تئوری باقی مانده است. 

آیا به نظر شما استانداردهای رمزنگاری می توانند به ایمن سازی شبکه های بلاک چین در برابر تهدیدات کوانتومی کمک کنند؟ آیا می توان آنها را در سیستم های موجود مانند بیت کوین و اتریوم ادغام کرد؟

الگوریتم‌های ارزهای دیجیتال مختلفی وجود دارند که برای مقابله با مقاومت کوانتومی طراحی شده‌اند، مانند SPHINCS+. در حالی که من ریاست کمیته استانداردها را در IEEE برای تعریف بهترین شیوه ها در نوشتن الگوریتم های کوانتومی بر عهده دارم، گروه های کاری دیگری در IEEE و بسیاری از سازمان های استاندارد دیگر وجود دارند که بر روی بهترین شیوه ها برای توسعه نرم افزار مقاوم در برابر کوانتومی کار می کنند. بلاک چین ها قادر خواهند بود الگوریتم های رمزگذاری را زودتر از بسیاری از حوزه های دیگر صنعت تغییر دهند. به طور خاص، زنجیره‌هایی که دارای ساختار حاکمیتی هستند، زمان آسان‌تری برای تعویض خواهند داشت. زنجیره‌هایی مانند بیت‌کوین یا اتریوم ممکن است بیشتر طول بکشد.

بلاک چین های غیرمتمرکز در مهاجرت به رمزنگاری پس کوانتومی با چه چالش هایی مواجه هستند؟ آیا نام مستعار ذاتی بلاک چین های عمومی است؟

نام مستعار کاربران بلاک چین در اینجا چندان مطرح نیست – این موضوع توزیع گره ها در هر بلاک چین است که بیت کوین شدیدترین آنهاست. هر گونه استراتژی کاهشی برای ضد کوانتومی بیت کوین تقریباً به تغییر قالب آدرس کیف پول نیاز دارد. مکانیسم اجماع اثبات کار بیت کوین کمتر مورد تهدید قرار می گیرد، اما سیستم آدرس آن (بر اساس الگوریتم امضای دیجیتال منحنی بیضوی ECDSA) آسیب پذیر است و باید تغییر کند. این از لحاظ تاریخی یک روند کثیف بوده است که هرج و مرج و برخی ضررها را ایجاد کرده است.  اتریوم با ساختار آدرس و توزیع گسترده خود با چالش‌های مشابهی روبرو است، اما مزیت آن این است که به دلیل قابلیت‌های قرارداد هوشمند، نسبت به بیت‌کوین به راحتی قابل ارتقا است. 

بنابراین بله، در انتقال هر بلاک چین به رمزنگاری پس کوانتومی چالش هایی وجود خواهد داشت و هر چه توزیع زنجیره گسترده تر باشد، غلبه بر این چالش ها دشوارتر خواهد بود. کیف پول هایی که سرعت مهاجرت آنها کمتر است، ممکن است با آسیب پذیری های بیشتری در برابر حملات کوانتومی مواجه شوند. اطمینان از اینکه سیستم‌های پس کوانتومی می‌توانند با سیستم‌های قدیمی در طول دوره انتقال تعامل داشته باشند، نیاز به نگهداری سیستم‌های دوگانه برای مدت طولانی دارد و ساختار کلید بزرگ‌تر ممکن است بر عملکرد بلاک چین تأثیر بگذارد. 

بنابراین، آیا شبکه‌های بلاک چین موجود برای انتقال مجهز شده‌اند؟ 

بعضی از بلاک‌چین‌هایی که اخیراً ساخته شده‌اند، مسیر آسان‌تری برای کاهش دارند. به عنوان مثال، Cosmos به گونه ای پیکربندی شده است که می تواند مهاجرت آسان تری داشته باشد. همه زنجیره‌های ساخته شده بر روی Cosmos SDK ممکن است بخواهند یک الگوریتم ضد کوانتومی مشترک را انتخاب کنند تا یکپارچه‌سازی کیف پول آسان‌تر شود. برخی از زنجیره ها به طور خاص برای رمزگذاری داده هایی که در تراکنش ها حمل می کنند، طراحی شده اند، مانند Secret Network و Fhenix. Secret از محصورات سخت افزاری امن (مانند TEE Intel SGX) برای محافظت از داده های رمزگذاری شده در زنجیره استفاده می کند. این رمزگذاری‌ها در برابر حملات کوانتومی مقاوم هستند، زیرا این امکان برای مناطق امن وجود دارد که طرح‌های رمزگذاری خود را در زمان واقعی با برخی پیامدهای عملکردی تغییر دهند. Fhenix از ریاضی – یا رمزگذاری کاملا هممورفیک – برای ایمن کردن داده ها در یک طرح رمزگذاری پیچیده که در برابر کوانتومی مقاوم است استفاده می کند. فناوری FHE امروز برای استفاده آماده نیست، اما جدول زمانی آن بسیار کوتاهتر از جدول زمانی برای کامپیوترهای کوانتومی است. این اجازه می دهد تا آینده بلاک چین ها به صورت بومی با مقاومت کوانتومی داخلی ساخته شود، خیلی زودتر از اینکه محاسبات کوانتومی برای حمله به بلاک چین آماده شود.

چه مدت طول می کشد تا بخش بلاک چین تهدید محاسبات کوانتومی اجتناب ناپذیر شود؟

تا 10-20 سال آینده، صنعت [بلاک چین] باید کاملاً آماده شود. بسیاری از کارشناسان بر این باورند که کامپیوترهای کوانتومی قادر به شکستن سیستم های رمزنگاری فعلی می توانند در این بازه زمانی ظاهر شوند. فراتر از آن، اگر مورد توجه قرار نگیرد، رایانه‌های کوانتومی احتمالاً قادر خواهند بود اکثر سیستم‌های رمزنگاری فعلی مورد استفاده در بلاک چین را بشکنند. روزی که محاسبات کوانتومی رمزگذاری بیت کوین و اتریوم را تهدید می کند در آینده نامشخصی است. در مورد اینکه کامپیوتری با سخت‌افزار و نرم‌افزار کافی برای رسیدگی به مشکلات پیچیده چه زمانی آماده می‌شود، بر اساس مدل‌سازی تعداد کیوبیت‌های توسعه‌یافته از سال 2014 و پیش‌بینی آن جدول زمانی به جلو، اولین تخمین‌ها سال 2035 است و برخی می‌گویند بسیار دیرتر، تا سال. 2050.