چرا محاسبات کوانتومی ارزهای دیجیتال را تهدید نمی کند… هنوز؟

محاسبات کوانتومی قبل از اینکه فناوری بلاک چین را تهدید کند راه درازی در پیش دارد.

محاسبات کوانتومی نگرانی‌هایی را در مورد آینده ارزهای دیجیتال و فناوری بلاک چین در سال‌های اخیر ایجاد کرده است. به عنوان مثال، معمولاً اعتقاد بر این است که رایانه‌های کوانتومی بسیار پیچیده قادر به شکستن رمزنگاری فعلی خواهند بود و امنیت را به نگرانی جدی برای کاربران فضای بلاک چین تبدیل می‌کند.

پروتکل رمزگذاری SHA-256 که برای امنیت شبکه بیت کوین استفاده می شود توسط رایانه های مدرن قابل شکستن نیست. با این حال، کارشناسان انتظار دارند محاسبات کوانتومی بتواند پروتکل های رمزنگاری موجود را ظرف یک دهه بشکند.

یوهان پولساک، مدیر ارشد فناوری QAN Platform، یک پلتفرم بلاک چین لایه ۱، به کوین تلگراف گفت: مزرعه برنج، در مورد اینکه آیا دارندگان باید نگران رایانه های کوانتومی باشند که تهدیدی برای ارزهای دیجیتال هستند یا خیر.

امضاهای منحنی بیضوی، که در حال حاضر زیربنای تمام بلاک چین‌های اصلی هستند و آسیب پذیر بودنشان در برابر حملات QC ثابت شده است، تنها مکانیسم احراز هویت را در سیستم می‌شکند. این امر به معنای واقعی کلمه تشخیص بین مالک قانونی کیف پول و هکری که امضا را جعل کرده است غیرممکن می‌کند. ”

اگر الگوریتم‌های هش رمزنگاری فعلی شکسته شوند، صدها میلیارد دلار دارایی دیجیتال در معرض سرقت توسط عوامل مخرب قرار می‌گیرند. با وجود این نگرانی‌ها، محاسبات کوانتومی هنوز تا تبدیل شدن به یک تهدید واقعی برای فناوری بلاک چین فاصله دارد.

محاسبات کوانتومی چیست؟

رایانه های مدرن از «بیت ها» برای پردازش اطلاعات و انجام محاسبات استفاده می کنند. متأسفانه این بیت ها نمی توانند همزمان در دو مکان و دو حالت مختلف وجود داشته باشند.

در عوض، یک بیت در یک کامپیوتر سنتی می تواند مقدار ۰ یا ۱ را داشته باشد. یک قیاس خوب روشن یا خاموش کردن کلید چراغ است. بنابراین، برای مثال، با توجه به یک جفت بیت، آن بیت ها تنها می توانند یکی از چهار ترکیب ممکن (۰-۰، ۰-۱، ۱-۰، یا ۱-۱) را در هر زمان معین نگه دارند.

از نقطه نظر عملی تر، این احتمال وجود دارد که یک کامپیوتر متوسط ​​زمان قابل توجهی را برای تکمیل یک محاسبات پیچیده، که نیاز به در نظر گرفتن تمام تنظیمات بالقوه دارد، صرف کند.

کامپیوترهای کوانتومی تحت محدودیت های مشابه کامپیوترهای کلاسیک عمل نمی کنند. در عوض، از آنچه به عنوان کیوبیت یا “کیوبیت” شناخته می شود، به جای بیت های معمولی استفاده می کند. این کیوبیت ها می توانند همزمان در حالت ۰ و ۱ وجود داشته باشند.

همانطور که قبلا ذکر شد، این دو بیت تنها می توانند یکی از چهار ترکیب ممکن را به طور همزمان نگه دارند. با این حال، یک جفت کیوبیت می تواند هر چهار کیوبیت را در یک زمان ذخیره کند. و تعداد گزینه های ممکن با هر کیوبیت اضافی به طور تصاعدی افزایش می یابد.

اخیرا: مفهوم ادغام اتریوم برای راه حل های لایه ۲ بلاک چین چیست؟

در نتیجه، کامپیوترهای کوانتومی می توانند محاسبات زیادی را در حالی که چندین پیکربندی مختلف را در نظر می گیرند، انجام دهند. برای مثال، پردازنده ۵۴ کیوبیتی Sycamore را که توسط گوگل ساخته شده است در نظر بگیرید. آن توانست در ۲۰۰ ثانیه محاسباتی را انجام دهد که قدرتمندترین ابررایانه جهان ۱۰۰۰۰ سال طول می کشد.

به عبارت ساده تر، کامپیوترهای کوانتومی از کیوبیت ها برای انجام محاسبات متعدد به طور همزمان استفاده می کنند که سرعت آنها را بسیار سریعتر از کامپیوترهای کلاسیک می کند. علاوه بر این، کیوبیت‌ها می‌توانند مقادیر ۰، ۱ یا هر دو را داشته باشند که آنها را بسیار کارآمدتر از سیستم‌های بیت باینری مورد استفاده در رایانه‌های مدرن می‌کند.

انواع مختلف حملات محاسباتی کوانتومی

حملات به اصطلاح ذخیره‌سازی شامل طرف‌های مخربی می‌شود که سعی می‌کنند با تمرکز بر آدرس‌های حساس بلاک چین، مانند آدرس‌هایی که کلیدهای عمومی کیف پول در دفتر کل عمومی ظاهر می‌شوند، پول نقد را سرقت کنند.

چهار میلیون بیت کوین (BTC) یا ۲۵ درصد از کل بیت کوین، در برابر حملات رایانه های کوانتومی آسیب پذیر هستند زیرا صاحبان آنها از کلیدهای عمومی هش نشده استفاده می کنند یا از آدرس های BTC استفاده مجدد می کنند. آسیب پذیر. یک کامپیوتر کوانتومی باید به اندازه کافی قدرتمند باشد که بتواند کلیدهای خصوصی را از آدرس های عمومی هش نشده رمزگشایی کند. اگر کلید خصوصی با موفقیت رمزگشایی شود، عوامل مخرب می توانند وجوه را مستقیماً از کیف پول کاربر سرقت کنند.

با این حال، کارشناسان انتظار دارند قدرت محاسباتی مورد نیاز برای انجام این حملات میلیون ها برابر بیشتر از کامپیوترهای کوانتومی فعلی با کمتر از ۱۰۰ کیوبیت باشد. با این وجود، محققان در زمینه محاسبات کوانتومی فرض می کنند که تعداد کیوبیت های مورد استفاده می تواند در دهه آینده به ۱۰ میلیون برسد.

برای محافظت از خود در برابر این حملات، کاربران رمزارز باید از استفاده مجدد از آدرس ها یا انتقال وجوه به آدرس هایی که کلید عمومی آنها منتشر نشده است خودداری کنند. این از نظر تئوری خوب به نظر می رسد، اما برای کاربران روزمره بسیار خسته کننده است.

شخصی که به یک کامپیوتر کوانتومی قدرتمند دسترسی دارد، می‌تواند برای سرقت پول از تراکنش‌های بلاک چین در حین انتقال، یک حمله ترانزیت انجام دهد. دامنه این حمله بسیار گسترده تر است زیرا برای همه تراکنش ها اعمال می شود. با این حال، انجام این کار دشوارتر است زیرا مهاجم باید تراکنش را قبل از اینکه ماینر بتواند آن را اجرا کند، انجام دهد.

در بیشتر موقعیت‌ها، زمان تایید در شبکه‌هایی مانند بیت‌کوین و اتریوم تنها چند دقیقه به مهاجم فرصت می‌دهد. هکرها همچنین برای انجام چنین حمله ای به میلیاردها کیوبیت نیاز دارند که خطر حملات ترانزیت را بسیار کمتر از حملات ذخیره سازی می کند. گفته می شود، این چیزی است که کاربران باید در نظر داشته باشند.

دفاع در برابر حملات در حین حمل و نقل کار آسانی نیست. برای انجام این کار، الگوریتم امضای رمزنگاری زیربنایی بلاک چین باید به الگوریتمی تبدیل شود که در برابر حملات کوانتومی مقاوم باشد.

دفاع در برابر محاسبات کوانتومی

قبل از اینکه محاسبات کوانتومی به عنوان یک تهدید معتبر برای فناوری بلاک چین در نظر گرفته شود، هنوز مقدار قابل توجهی کار لازم است.

علاوه بر این، فناوری بلاک چین به احتمال زیاد تا زمانی که رایانه‌های کوانتومی به طور گسترده در دسترس قرار گیرند، برای رسیدگی به مسئله امنیت کوانتومی تکامل خواهد یافت. در حال حاضر ارزهای رمزنگاری شده مانند IOTA وجود دارند که از فناوری Directed Acyclic Graph (DAG) استفاده می کنند که مقاوم در برابر کوانتومی در نظر گرفته می شود. برخلاف بلوک‌هایی که یک زنجیره بلوکی را تشکیل می‌دهند، یک گراف غیر چرخه‌ای جهت‌دار از گره‌ها و اتصالات بین آنها تشکیل شده است. بنابراین یک رکورد از یک تراکنش رمزنگاری به شکل یک گره است. سوابق این مبادلات سپس انباشته می شوند.

شبکه های بلوکی یکی دیگر از فناوری های متحمل کوانتومی مبتنی بر DAG هستند. شبکه های بلاک چین مانند پلتفرم QAN از این فناوری استفاده می کنند تا توسعه دهندگان را قادر به ساخت قراردادهای هوشمند ضد کوانتومی، برنامه های کاربردی غیرمتمرکز و دارایی های دیجیتالی کنند. رمزنگاری شبکه ای در برابر کامپیوترهای کوانتومی مقاوم است زیرا بر اساس مشکلاتی است که ممکن است به راحتی توسط کامپیوترهای کوانتومی حل نشوند. نامی که به این مسئله داده شده کوتاهترین مسئله برداری (SVP) است. از نظر ریاضی، SVP مسئله یافتن کوتاه ترین بردار در یک شبکه با ابعاد بالا است.

اخیراً: ادغام ETH نحوه نگاه شرکت ها به اتریوم را برای تجارت تغییر خواهد داد

به دلیل ماهیت محاسبات کوانتومی، حل SVP در رایانه های کوانتومی دشوار است. فقط در صورتی می توانیم از اصل برهم نهی در رایانه های کوانتومی استفاده کنیم که حالت های کیوبیت کاملاً تراز باشند. اگر حالت های کیوبیت کاملاً تراز باشند، کامپیوترهای کوانتومی می توانند از اصل برهم نهی استفاده کنند. با این حال، اگر وضعیت غیر از این است، ما باید به روش‌های محاسباتی مرسوم‌تری متوسل شویم. در نتیجه، بسیار بعید است که یک کامپیوتر کوانتومی در حل SVP موفق شود. به همین دلیل است که رمزنگاری مبتنی بر شبکه برای کامپیوترهای کوانتومی ایمن است.

حتی سازمان‌های سنتی نیز در حال برداشتن گام‌هایی در جهت امنیت کوانتومی هستند. جی پی مورگان و توشیبا برای توسعه توزیع کلید کوانتومی (QKD) شریک شده اند. این راه حلی است که ادعا می کند مقاومت کوانتومی دارد. با استفاده از فیزیک کوانتومی و رمزنگاری، QKD به دو طرف اجازه داد و ستد داده های حساس را می دهد، در حالی که تلاش های اشخاص ثالث برای رهگیری تراکنش ها را شناسایی و خنثی می کند. این مفهوم به عنوان یک مکانیسم امنیتی بالقوه مفید در برابر حملات فرضی بلاک چین که رایانه‌های کوانتومی ممکن است در آینده انجام دهند، دیده می‌شود.

نویسنده: Anthony Clarke