Blockchainy proof-of-stake mogą być bardziej narażone na przyszłe ataki komputerów kwantowych, ponieważ podpisy walidatorów używane do zabezpieczania tych sieci opierają się na kryptografii, którą wystarczająco potężny komputer kwantowy mógłby ostatecznie złamać, zgodnie z raportem opublikowanym przez giełdę kryptowalut Coinbase.
Opublikowany we wtorek przez Niezależną Radę Doradczą Coinbase ds. Obliczeń Kwantowych i Blockchain, raport analizuje, jak postępy w obliczeniach kwantowych mogą wpłynąć na bezpieczeństwo aktywów cyfrowych.
„Właściwy moment na przygotowanie się do przejścia kryptograficznego jest zanim stanie się to pilne” – powiedział przedstawiciel Rady Doradczej Coinbase w rozmowie z Decrypt. „Uważamy, że aktywa klientów są dziś bezpieczne, ale branża nie powinna mylić 'nieuchronności' z 'nieistotnością'”.
Sieci proof-of-stake, takie jak Ethereum i Solana, opierają się na podpisach kryptograficznych — podpisach BLS dla walidatorów Ethereum i podpisach Ed25519 dla walidatorów i użytkowników Solany — aby pomóc sieci uzgadniać bloki i utrzymywać konsensus.
„Łańcuchy proof-of-stake są narażone w schematach podpisów, których walidatorzy używają do zabezpieczania sieci” – stwierdziła rada doradcza. „Oznacza to, że wyzwaniem dla proof-of-stake nie jest tylko ulepszenie portfeli; części samego podstawowego mechanizmu konsensusu mogą wymagać przeprojektowania”.
Raport wskazuje na niedawne prace deweloperów Ethereum, w tym propozycję współzałożyciela Vitalika Buterina z lutego, aby zastąpić podpisy walidatorów BLS, zobowiązania KZG i podpisy portfeli ECDSA alternatywami odpornymi na kwantowe ataki.
Uruchomiona w styczniu Niezależna Rada Doradcza Coinbase ds. Obliczeń Kwantowych i Blockchain skupia ekspertów akademickich i branżowych, aby badać, jak postępy w obliczeniach kwantowych mogą wpłynąć na bezpieczeństwo blockchainów i przedstawiać długoterminowe rozwiązania. Rada obejmuje badaczy z Uniwersytetu Stanforda, Uniwersytetu Teksasu w Austin, Fundacji Ethereum, Eigen Labs, Uniwersytetu Bar-Ilan oraz Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara.
Rada zidentyfikowała również podpisy cyfrowe używane przez portfele kryptowalutowe jako kolejną poważną długoterminową lukę w zabezpieczeniach. Te podpisy dowodzą własności kryptowaluty i autoryzują transakcje. W przypadku ich złamania, atakujący mogliby podszyć się pod właścicieli portfeli i przenieść ich środki. Portfele, w których klucze publiczne są widoczne w łańcuchu (on-chain), są uważane za najbardziej narażone. Raport szacuje, że około 6,9 miliona Bitcoinów należy do tej kategorii.
Raport stwierdza, że obecne systemy kryptowalutowe pozostają bezpieczne, ponieważ komputery kwantowe zdolne do łamania współczesnych podpisów kryptograficznych jeszcze nie istnieją. Maszyny zdolne do tego musiałyby być znacznie potężniejsze niż dzisiejsze systemy kwantowe.
Podczas gdy wiele dyskusji na temat zagrożeń kwantowych koncentrowało się na Bitcoinie, rada stwierdziła, że podstawowa infrastruktura sieci – w tym jej proces wydobycia, funkcje skrótu i historyczny rejestr – nie jest uważana za znacząco podatną na zagrożenia w świetle obecnej wiedzy.
„Komputer kwantowy uruchamiający algorytm Grovera mógłby, teoretycznie, rozwiązać wyzwanie proof-of-work szybciej niż komputer klasyczny” – stwierdziła rada doradcza. „Jednak w skali obecnych łamigłówek proof-of-work, narzut wymagany do uruchomienia algorytmu Grovera na komputerze kwantowym przewyższa jego teoretyczną przewagę”.
Eksperci ostrzegają, że przenoszenie blockchainów na kryptografię odporną na kwantowe ataki wiąże się z wyzwaniami technicznymi, ponieważ podpisy kwantowo-bezpieczne są znacznie większe niż obecne, co mogłoby wpłynąć na szybkość transakcji, przechowywanie i koszty.
„Rozważnym działaniem jest przygotowanie Bitcoina i umożliwienie ludziom migracji ich kluczy do formatu gotowego na kwanty” – powiedział Adam Back, dyrektor generalny Blockstream, w niedawnym wywiadzie dla Bloomberg. „Im dłużej użytkownicy Bitcoina będą mieli czas na migrację swoich kluczy, a powiernicy i giełdy na przeniesienie swoich monet do formatu gotowego na kwanty, tym bezpieczniej będzie”.
Raport stawia również pytanie, jak sieci powinny radzić sobie z portfelami, które nigdy nie zostaną ulepszone. Utracone klucze, nieaktywne konta i porzucone portfele oznaczają, że niektóre aktywa mogą pozostać narażone, jeśli ataki kwantowe staną się możliwe.
„Kwantowy komputer istotny kryptograficznie nadal wymagałby ogromnego skoku w stosunku do dzisiejszych systemów, ale ulepszanie portfeli, giełd, powierników i zdecentralizowanych sieci to wieloletni wysiłek” – stwierdziła rada doradcza. „Dlatego chcieliśmy opublikować raport teraz: aby oprzeć dyskusję na nauce, a nie na szumie, przedstawić, co jest faktycznie zagrożone, i pomóc branży wcześnie podjąć praktyczne decyzje migracyjne”.
