Cái gọi là “ngày tận thế lượng tử” hay “Q-Day” đã được thảo luận từ lâu – thời điểm máy tính lượng tử có thể phá vỡ mật mã hiện đại – đã chuyển từ lý thuyết sang một cuộc chạy đua với thời gian đối với ngành công nghiệp blockchain. Nhưng hiện tại, đã có những mạng lưới blockchain ra mắt và tuyên bố đã sẵn sàng cho điều không thể tránh khỏi đó.
Vào thứ Năm, Naoris Protocol đã ra mắt mainnet của mình, mô tả mạng lưới này là một blockchain được xây dựng với mật mã hậu lượng tử ngay từ đầu, sử dụng các thuật toán được Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) phê duyệt.
Dự án này gia nhập danh sách ngày càng tăng các nỗ lực khám phá cách blockchain có thể hoạt động nếu máy tính lượng tử cuối cùng đánh bại các hệ thống mật mã mà hầu hết các blockchain dựa vào ngày nay.
Hầu hết các blockchain lớn – bao gồm Bitcoin và Ethereum – bảo mật các giao dịch bằng chữ ký khóa công khai, chẳng hạn như thuật toán chữ ký số đường cong elliptic (ECDSA). Các hệ thống này dựa vào các bài toán toán học mà máy tính cổ điển không thể giải quyết được một cách khả thi. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã cảnh báo rằng một máy tính lượng tử đủ mạnh có thể phá vỡ các biện pháp bảo vệ đó bằng cách sử dụng thuật toán Shor, cho phép kẻ tấn công suy ra khóa riêng từ khóa công khai và chiếm quyền kiểm soát ví.
Nathaniel Szerezla, Giám đốc tăng trưởng của Naoris Protocol, cho biết dự án đã cố tình chọn triển khai tiêu chuẩn liên bang đã hoàn thiện cho công nghệ này thay vì các phiên bản nghiên cứu trước đó của thuật toán.
“Hầu hết các dự án blockchain thử nghiệm với chữ ký hậu lượng tử đều coi 'Dilithium' và 'ML-DSA' là các nhãn có thể thay thế cho nhau,” Szerezla nói với Decrypt. “Naoris coi chúng là một ranh giới cứng rắn.”
ML-DSA là phiên bản tiêu chuẩn của thuật toán CRYSTALS-Dilithium được NIST phê duyệt như một phần của chương trình mật mã hậu lượng tử của họ. Như Szerezla đã giải thích, CRYSTALS-Dilithium và ML-DSA-87 không phải là hai thuật toán riêng biệt. ML-DSA là phiên bản CRYSTALS-Dilithium được NIST chuẩn hóa, được công bố dưới dạng FIPS 204 vào tháng 8 năm 2024.
Thông báo của Naoris được đưa ra khi các nhà phát triển blockchain tranh luận về cách chuyển đổi sang mật mã kháng lượng tử, vì làm như vậy sẽ yêu cầu những thay đổi đáng kể đối với các mạng lưới hiện có. Vào tháng 2, người đồng sáng lập Ethereum Vitalik Buterin đã phác thảo một kế hoạch thay thế một số thành phần mật mã của giao thức, bao gồm chữ ký BLS và ECDSA, bằng các giải pháp thay thế được thiết kế để chống lại các cuộc tấn công lượng tử.
Các nhà phát triển Bitcoin đang khám phá những ý tưởng tương tự với những người đóng góp thúc đẩy BIP 360, một đề xuất nhằm giảm mức độ phơi bày của khóa công khai trong các giao dịch bằng cách giới thiệu một loại đầu ra mới gọi là Pay-to-Merkle-Root. Thiết kế này vô hiệu hóa một tính năng kỹ thuật được gọi là key-path spending, tính năng này làm lộ khóa công khai khi tiền được chi tiêu, và đặt nền tảng cho việc bổ sung các lược đồ chữ ký hậu lượng tử trong các soft fork trong tương lai.
Vì lịch sử giao dịch blockchain là công khai và vĩnh viễn, các chữ ký mật mã gắn liền với các giao dịch đó vẫn hiển thị vô thời hạn. Nếu máy tính lượng tử cuối cùng đạt đến quy mô cần thiết, thì kẻ tấn công có thể phân tích dữ liệu giao dịch trong quá khứ để khôi phục khóa riêng từ các chữ ký đã bị lộ.
Szerezla cho biết Naoris nỗ lực giảm thiểu rủi ro đó bằng cách thực thi việc chuyển đổi khỏi các chữ ký cổ điển ngay khi một tài khoản chấp nhận khóa hậu lượng tử.
“Khi một tài khoản đã được liên kết PQC, hệ thống sẽ thực thi một quá trình chuyển đổi cứng nhắc, không thể đảo ngược,” anh nói. “Bộ xử lý giao dịch kiểm tra mọi giao dịch đến. Nếu địa chỉ người gửi có liên kết PQC trong sổ đăng ký, giao dịch phải chứa một chữ ký nội bộ ML-DSA hợp lệ.”
Một giao dịch chỉ có ECDSA từ một tài khoản đã liên kết sẽ bị từ chối với một lỗi cụ thể cho người dùng biết rằng cần có chữ ký PQC cho tài khoản đã liên kết đó, anh giải thích.
Mạng lưới Naoris hiện đang hoạt động với một tập hợp hạn chế các nhà khai thác xác thực khi dự án mở rộng sự tham gia. Trước khi ra mắt mainnet, Naoris cho biết mạng thử nghiệm của họ đã xử lý hơn 106 triệu giao dịch hậu lượng tử và phát hiện hơn 603 triệu mối đe dọa bảo mật. Decrypt chưa độc lập xác minh các số liệu này.
Vì Naoris không thể bảo mật ngược dòng các tài sản đã được ghi lại trên các blockchain dựa vào mật mã cổ điển, Szerezla cho biết người dùng sẽ cần di chuyển tài sản sang mạng Naoris để được bảo vệ.
“Tài sản được chuyển sang Naoris sẽ trở nên an toàn về lượng tử, trong khi tài sản còn lại trên các chuỗi cổ điển vẫn dễ bị tấn công,” anh nói. “Người dùng di chuyển càng sớm, thời gian rủi ro của họ càng nhỏ.”
