Bitcoin đã xác nhận giao dịch mainnet đầu tiên sử dụng phương pháp Bitcoin An toàn Lượng tử (Quantum-Safe Bitcoin - QSB) của nhà nghiên cứu Avihu Levy vào ngày 26 tháng 8, theo StarkWare.
Giao dịch đã được đào cho thấy rằng QSB có thể hoạt động theo các quy tắc đồng thuận hiện có của Bitcoin. Nó không yêu cầu các opcode mới, một soft fork hay các thay đổi từ các node Bitcoin.
Các giao dịch Bitcoin tiêu chuẩn dựa vào các chữ ký sử dụng mật mã đường cong elliptic (elliptic-curve cryptography). Một máy tính lượng tử chịu lỗi đủ mạnh chạy thuật toán Shor về lý thuyết có thể tính toán khóa riêng tư từ khóa công khai đã bị lộ của nó.
QSB thay đổi các giả định bảo mật cho một đầu ra cụ thể. Nó sử dụng các cam kết dựa trên hàm băm (hash-based commitments) và một câu đố hash-to-signature thay vì phụ thuộc vào độ khó giải quyết logarit rời rạc đường cong elliptic.
Phương pháp này sử dụng các hoạt động xác minh ECDSA hiện có của Bitcoin làm phương tiện, nhưng tính bảo mật của nó đến từ khả năng chống preimage của RIPEMD-160. Việc triển khai đã công bố ước tính khoảng 118 bit khả năng chống preimage thứ hai chống lại kẻ tấn công sử dụng thuật toán Shor.
QSB không sử dụng công nghệ chứng minh STARK của StarkWare. Tuy nhiên, cả hai phương pháp đều phụ thuộc nhiều vào các hàm băm. Như đã báo cáo trước đó, zk-STARKs tránh các giả định bảo mật đường cong elliptic đồng thời tạo ra các bằng chứng lớn hơn so với nhiều hệ thống zk-SNARK.
Việc tạo một giao dịch chi tiêu QSB liên quan đến việc tìm kiếm các tham số giao dịch mà hàm băm RIPEMD-160 tạo ra có thể được giải thích là một chữ ký mã hóa DER hợp lệ. Việc tìm kiếm một kết quả phù hợp yêu cầu khoảng 2462^46 lần thử băm.
Kho lưu trữ của Levy ước tính rằng việc tìm kiếm tốn từ 75 đến 150 đô la khi sử dụng GPU đám mây. Bài báo nghiên cứu cho phép một phạm vi rộng hơn từ 75 đến 200 đô la do sự không chắc chắn trong việc triển khai và mô tả chi phí nói chung là vài trăm đô la.
Những con số này bao gồm chi phí tính toán ngoài chuỗi, không phải phí mạng Bitcoin. Mỗi giao dịch yêu cầu một quá trình tìm kiếm riêng, mặc dù công việc có thể được chia sẻ trên nhiều GPU.
Các giao dịch QSB cũng vượt quá giới hạn chính sách chuyển tiếp tiêu chuẩn của Bitcoin. Các node thông thường sẽ không chuyển tiếp chúng qua mempool công khai. Dịch vụ Slipstream của MARA đã cung cấp một tuyến đường trực tiếp đến một thợ đào cho giao dịch mainnet đầu tiên.
Giao dịch đã được xác nhận chứng minh rằng các quy tắc đồng thuận của Bitcoin chấp nhận cấu trúc QSB. Nó không xác lập rằng Bitcoin, tất cả các địa chỉ hiện có hoặc hệ sinh thái ví rộng lớn hơn đã trở nên kháng cự với các cuộc tấn công lượng tử.
QSB hoạt động với các script legacy trước SegWit. Nó không trực tiếp bảo vệ các đầu ra Taproot hoặc các kênh Lightning Network. Tiền tệ cũng phải đi vào một đầu ra QSB thông qua một giao dịch thông thường trước khi nhận được sự bảo vệ dựa trên hàm băm của nó.
Việc di chuyển đó tạo ra một hạn chế quan trọng. Nếu giao dịch nguồn tiết lộ một khóa công khai trong khi một kẻ tấn công lượng tử có khả năng đã tồn tại, kẻ tấn công có thể nhắm mục tiêu vào số tiền trước khi xác nhận. Các địa chỉ có khóa công khai bị lộ do chi tiêu trước đó vẫn nằm ngoài sự bảo vệ của QSB trừ khi những người nắm giữ chuyển tiền trước.
Chuyên gia Bitcoin Daniel Batten trước đây đã mô tả những tuyên bố rộng hơn rằng QSB đã làm cho Bitcoin an toàn lượng tử là “một sự cường điệu,” viện dẫn sự thất bại của nó trong việc xử lý các đồng tiền không hoạt động và các khóa công khai đã bị lộ trước đó.
Levy mô tả QSB là một “biện pháp cuối cùng,” chứ không phải là một sự thay thế có thể mở rộng cho các giao dịch Bitcoin thông thường. Chi phí tính toán của phương pháp, các script lớn và sự phụ thuộc vào việc gửi trực tiếp cho thợ đào khiến nó không phù hợp với khối lượng thanh toán thông thường.
“Giao dịch thành công hôm nay mang lại cho Bitcoin sự đảm bảo rằng các khoản nắm giữ có thể được bảo vệ trước khi điều đó xảy ra,” CEO của StarkWare, Eli Ben-Sasson, cho biết, đề cập đến một soft fork có thể xảy ra.
Sự bảo vệ đó vẫn có điều kiện vào việc những người nắm giữ chuyển tiền vào các đầu ra tương thích trước khi một máy tính lượng tử có thể tấn công các chữ ký hiện có. Chưa có máy tính lượng tử nào có liên quan về mật mã có khả năng phá vỡ khóa Bitcoin được công khai chứng minh.
Các nhà phát triển đang riêng rẽ xem xét BIP-360, đề xuất các đầu ra Pay-to-Merkle-Root được thiết kế để giảm thiểu rủi ro tiếp xúc lâu dài với các cuộc tấn công lượng tử. Không giống như QSB, việc chấp nhận đề xuất đó sẽ yêu cầu thay đổi giao thức Bitcoin.
Các bước tiếp theo bao gồm xem xét độc lập mã QSB, thử nghiệm mainnet thêm và nghiên cứu các hệ thống chữ ký hậu lượng tử có khả năng mở rộng hơn. Giao dịch này cung cấp một giải pháp dự phòng hoạt động được, nhưng nó không loại bỏ nhu cầu di chuyển cấp độ mạng.
BTC