Theo một báo cáo được công bố bởi sàn giao dịch tiền điện tử Coinbase, các blockchain Proof-of-Stake có thể đối mặt với rủi ro lớn hơn từ các cuộc tấn công của máy tính lượng tử trong tương lai, vì các chữ ký của trình xác thực (validator signatures) được sử dụng để bảo mật các mạng lưới này dựa vào mật mã mà một máy tính lượng tử đủ mạnh cuối cùng có thể phá vỡ.
Được công bố vào thứ Ba bởi Hội đồng Cố vấn Độc lập về Điện toán Lượng tử và Blockchain của Coinbase, báo cáo này xem xét cách những tiến bộ trong điện toán lượng tử có thể ảnh hưởng đến bảo mật tài sản kỹ thuật số.
“Thời điểm thích hợp để chuẩn bị cho một sự chuyển đổi mật mã là trước khi nó trở nên cấp bách,” một phát ngôn viên của Hội đồng Cố vấn Coinbase nói với Decrypt. “Quan điểm của chúng tôi là tài sản của khách hàng an toàn ngày hôm nay, nhưng ngành công nghiệp không nên nhầm lẫn giữa ‘chưa cận kề’ với ‘không quan trọng’.”
Các mạng lưới Proof-of-Stake như Ethereum và Solana dựa vào các chữ ký mật mã – chữ ký BLS cho các trình xác thực Ethereum và chữ ký Ed25519 cho các trình xác thực và người dùng Solana – để giúp mạng lưới đồng thuận về các khối (blocks) và duy trì sự đồng thuận (consensus).
“Các chuỗi Proof-of-Stake có lỗ hổng trong các sơ đồ chữ ký mà các trình xác thực sử dụng để bảo mật mạng lưới,” hội đồng cố vấn cho biết. “Điều đó có nghĩa là thách thức đối với Proof-of-Stake không chỉ là nâng cấp ví; các phần của cơ chế đồng thuận cốt lõi có thể cần được thiết kế lại.”
Báo cáo chỉ ra công việc gần đây của các nhà phát triển Ethereum, bao gồm đề xuất của người đồng sáng lập Vitalik Buterin vào tháng 2 về việc thay thế chữ ký trình xác thực BLS, các cam kết KZG và chữ ký ví ECDSA bằng các lựa chọn thay thế chống lượng tử.
Được ra mắt vào tháng 1, Hội đồng Cố vấn Độc lập về Điện toán Lượng tử và Blockchain của Coinbase tập hợp các chuyên gia học thuật và công nghiệp để nghiên cứu cách những tiến bộ trong điện toán lượng tử có thể ảnh hưởng đến bảo mật blockchain và đề xuất các giải pháp dài hạn. Hội đồng bao gồm các nhà nghiên cứu từ Đại học Stanford, Đại học Texas tại Austin, Ethereum Foundation, Eigen Labs, Đại học Bar-Ilan và Đại học California, Santa Barbara.
Hội đồng cũng xác định chữ ký số được sử dụng bởi ví tiền điện tử là một lỗ hổng dài hạn lớn khác. Các chữ ký này chứng minh quyền sở hữu tiền điện tử và ủy quyền giao dịch. Nếu bị phá vỡ, những kẻ tấn công có thể mạo danh chủ ví và chuyển tiền của họ. Các ví mà khóa công khai (public keys) hiển thị trên chuỗi (on-chain) được coi là dễ bị tấn công nhất. Báo cáo ước tính khoảng 6,9 triệu Bitcoin nằm trong danh mục đó.
Báo cáo cho biết các hệ thống tiền điện tử hiện tại vẫn an toàn vì các máy tính lượng tử có khả năng phá vỡ chữ ký mật mã hiện đại vẫn chưa tồn tại. Các máy móc có khả năng làm được điều đó sẽ cần mạnh hơn đáng kể so với các hệ thống lượng tử hiện nay.
Trong khi phần lớn các cuộc thảo luận về mối đe dọa lượng tử đã tập trung vào Bitcoin, hội đồng cho biết cơ sở hạ tầng cốt lõi của mạng lưới – bao gồm quá trình đào (mining process), các hàm băm (hash functions) và sổ cái lịch sử (historical ledger) – không được coi là dễ bị tấn công đáng kể theo hiểu biết hiện tại.
“Một máy tính lượng tử chạy thuật toán Grover có thể, về lý thuyết, giải quyết thách thức Proof-of-Work nhanh hơn một máy tính cổ điển,” hội đồng cố vấn cho biết. “Tuy nhiên, ở quy mô của các câu đố Proof-of-Work hiện tại, chi phí cần thiết để chạy thuật toán Grover trên máy tính lượng tử lớn hơn lợi thế lý thuyết của nó.”
Các chuyên gia cảnh báo rằng việc chuyển đổi blockchain sang mật mã chống lượng tử đặt ra những thách thức kỹ thuật do các chữ ký an toàn lượng tử lớn hơn đáng kể so với các chữ ký hiện tại, điều này có thể ảnh hưởng đến tốc độ giao dịch, lưu trữ và chi phí.
“Việc thận trọng cần làm là chuẩn bị cho Bitcoin và cho mọi người tùy chọn di chuyển khóa của họ sang định dạng sẵn sàng cho lượng tử,” CEO Blockstream Adam Back nói với Bloomberg trong một cuộc phỏng vấn gần đây. “Càng có nhiều thời gian để người dùng Bitcoin di chuyển khóa của họ để các nhà lưu ký và sàn giao dịch chuyển tiền của họ sang định dạng sẵn sàng cho lượng tử, thì nó sẽ càng an toàn hơn.”
Báo cáo cũng đặt ra câu hỏi về cách các mạng lưới nên xử lý các ví không bao giờ nâng cấp. Khóa bị mất, tài khoản không hoạt động và ví bị bỏ rơi có nghĩa là một số tài sản có thể vẫn bị lộ nếu các cuộc tấn công lượng tử trở nên khả thi.
“Một máy tính lượng tử có liên quan đến mật mã vẫn sẽ đòi hỏi một bước nhảy vọt lớn so với các hệ thống hiện nay, nhưng việc nâng cấp ví, sàn giao dịch, nhà lưu ký và mạng lưới phi tập trung là một nỗ lực kéo dài nhiều năm,” hội đồng cố vấn cho biết. “Đó là lý do tại sao chúng tôi muốn công bố ngay bây giờ: để đặt nền tảng cho cuộc trò chuyện dựa trên khoa học hơn là cường điệu, phác thảo những gì thực sự gặp rủi ro và giúp ngành công nghiệp bắt đầu đưa ra các quyết định chuyển đổi thực tế sớm.”
