Voiko kvanttilaskenta rikkoa Bitcoinin?

Aloitan tämän kappaleen vastuuvapauslausekkeella. Minulla ei ole läheskään tarpeeksi suuria aivoja ymmärtääkseni mitä kvanttilaskenta on.

Tämän sanottuani olen erittäin utelias sen mahdollisista vaikutuksista Bitcoin ja sen seurauksena olen viettänyt vähän aikaa sen tutkimiseen vapaa-ajallani viime aikoina. Tiedätkö, "hupikseen". Rehellisesti sanottuna vietin puoli päivää lentokentällä aiemmin tässä kuussa, joten mitä minun piti tehdä tappaakseni aikaa?

Etsitkö nopeita uutisia, vihjeitä ja markkina-analyysejä? Tilaa Invezz-uutiskirje tänään.

Ajattelin kokoavani palan yrittääkseni tehdä yhteenvedon tutkimuksestani ja selittää, mitä kvanttilaskenta on, sekä sen vaikutuksia Bitcoiniin. Yksinkertaisesti sanottuna muut normaalit ihmiset, kuten minä – ihmeelliset tiedemiehet, jos haluat – voivat ymmärtää se. Tässä on mitä löysin.

Mitä on kvanttilaskenta?

Kvanttilaskenta on nopeasti kehittyvä ala teknologia joka nojaa kvanttimekaniikkaan ratkaisemaan ongelmia, jotka ovat liian kehittyneitä "normaaleille" tietokoneille. Se käsittelee subatomien hiukkasten vuorovaikutusta ja liikettä, ja se on kehittynyt paikkaan, jota useimmat tiedemiehet eivät olisi voineet kuvitella edes muutama vuosi sitten.

Pohjimmiltaan ajatellaan supertehokkaita tietokoneita, jotka pystyvät ratkaisemaan äärimmäisen vaikeita matemaattisia ja kryptografisia pulmia yyyyyy nopeammin kuin klassiset tietokoneet nykyään. Vinkki.

Mitä tekemistä tällä on Bitcoinin kanssa?

Bitcoin perustuu epäsymmetriseen kryptografiaan. Tämä tarkoittaa, että se toimii periaatteella, jota kutsutaan "yksisuuntaiseksi toiminnoksi". Jokaisessa Bitcoin-lompakossa on kaksi tärkeää näkökohtaa: yksityinen avain ja julkinen avain. Jos sinulla on yksityinen avain, voit päätellä julkisen avaimen helposti. Kuitenkin – ja tämä on ratkaiseva osa – päinvastoin ei pidä paikkaansa, joten jos sinulla on jonkun julkinen avain, et voi päätellä hänen yksityistä avaimensa. Siksi "yksisuuntainen toiminto".

Tässä on järkeä. On selvää, että Bitcoinista ei olisi hyötyä, jos voisit vetää esiin jonkun julkisen avaimen (joka on suurimmaksi osaksi kaikkien nähtävillä verkossa) ja päätellä siitä heidän yksityisen avaimensa, jolloin pääsisit heidän lompakkoonsa. Tätä ei voi tehdä nykypäivän tietokoneilla, koska sinun on seulottava tähtitieteellinen määrä laskelmia murtaaksesi, mikä yksityinen avain on.

Astu sisään kvanttitietokoneisiin. Ajattele kvanttitietokonetta, kuten Albert Einsteinin aivoja, ja normaalia tietokonetta, kuten minun surkeat aivoni. Asiat, jotka ovat minulle täysin mahdottomia, ovat herra Einsteinin mahdollisuuksien rajoissa. Ja tässä analogiassa Einstein voi murtaa yksityisen avaimen.

Monien mielestä on väistämätöntä, että kvanttitietokoneet edistyvät tähän pisteeseen. Kun tarkastellaan heidän edistymistään viime vuosina, olisi vaikea lyödä vetoa sitä vastaan. Esimerkiksi vuonna 2019 Google väitti artikkelissa (jota tutkijat odottivat innokkaasti), että se oli kehittänyt erityisen edistyneen kvanttitietokoneen. Tämä tietokone pystyi suorittamaan laskelman 200 sekunnissa, mikä kestäisi nykypäivän edistyneimmällä klassisella tietokoneella, joka tunnetaan nimellä Summit, noin 10,000 XNUMX vuotta.

Bitcoinilla lähettääkseen bitcoineja osoitteesta toiseen lähettäjän on valtuutettava omistavansa (julkinen) osoite, johon varat on tallennettu. Tätä varten heidän on annettava digitaalinen allekirjoitus yksityisen avaimensa muodossa todistaakseen, että kyseisessä osoitteessa olevat varat ovat heidän. Riittävän tehon kvanttitietokoneella joku, jolla on julkinen avaimesi, voi murtaa koodin saadakseen yksityisen avaimesi ja saada siten valtuudet väärentää allekirjoitus ja pyyhkäistä kaikki bitcoinisi. Järkytystä ja kauhua! Huutomerkki!

Mutta odota – se ei tarkoita, että bitcoin-lompakot murtuisivat. Eivät ainakaan kaikki.

Halkeavatko kvanttitietokoneet Bitcoinin?

Bitcoin-osoitteet voidaan jakaa kahteen luokkaan tässä tarkastelemassamme tarkoituksessa. Tämä kuulostaa aluksi hieman monimutkaiselta, mutta kestä minua – muista, etten myöskään ole kotoisin tietojenkäsittelytaustaa, joten pidän asian yksinkertaisena ja yhdistän kaiken.

Ensimmäinen kahdesta Bitcoin-osoiteluokasta on nimeltään "maksa julkiseen avaimeen" (p2pk). Se oli OG-osoitetyyppi, ja siksi useimmat osoitteet aikanaan kuuluvat tähän luokkaan. Se sisältää bitcoinisi, herra tai neiti Nakamoto – mutta lisää Satoshin vaikutuksista myöhemmin.

Nämä p2pk-osoitteet ovat haavoittuvia, kun kyse on mahdollisesta tulevaisuudesta, joka sisältää kvanttitietokoneet. Julkinen avain on saatavissa suoraan lompakon osoitteesta, ja koska tämä on lohkoketju, osoitteet ovat kaikki nähtävissä kaikille maailmassa.

Esimerkiksi tätä on Bitcoinin genesis-bitcoin-osoite, ensimmäinen koskaan tehty osoite. Satoshi Nakamoto – missä oletkin, iso kaveri – sai 50 bitcoinia palkinnoksi sen louhimisesta tammikuun 3.^rd 2009. 50 bitcoinia eivät ole koskaan lähteneet osoitteesta sen jälkeen. Ja jokainen voi päätellä tämän osoitteen julkisen avaimen.

(Voi, hauska sivuhuomautus, kuten alta näet, tässä osoitteessa on 68 bitcoinia, vaikka Satoshi ansaitsi vain 50 bitcoinia sen louhinnasta. Tämä johtuu siitä, että ihmiset ovat lähettäneet bitcoineja osoitteeseen vuosien ajan osoittaakseen arvostuksensa siitä, mitä Satoshi teki).

Satoshi loi itse asiassa yli 22,000 50 bitcoin-lohkoa, joilla luotiin joka kerta uusi osoite, koska hän halusi pysyä mahdollisimman nimettömänä. Kun kussakin näistä osoitteista on 1 bitcoinia (taaskaan yksikään ei ole koskaan liikkunut – timanttikäden keisari), noin miljoona bitcoinia oletetaan kuuluvan Satoshille.

Mutta joka tapauksessa takaisin asiaan. Nämä ovat ilmeisesti varhaisia ​​bitcoin-osoitteita ja kuuluvat siten p2pk-luokkaan. Tämä tarkoittaa, että julkisesti näkyvät osoitteet, esimerkiksi yllä olevan syntyosoitteen 1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa – kaikilla on julkiset avaimensa kenen tahansa maailmassa.

Ja kun kvanttitietokone tulee vastaan, se pystyy murtamaan näiden osoitteiden yksityisen avaimen näistä saatavilla olevista julkisista avaimista ja pyyhkäisemään kaikki bitcoinit. Ratkaisevaa tästä osiosta on se, että jotta kvanttitietokone voi vaarantaa Bitcoin-osoitteen, sillä on ensin oltava saatavilla oleva julkinen avain.

Ovatko kvanttitietokoneet alttiita murtamaan kaikki osoitteet?

Onneksi kaikki osoitteet eivät kuulu tähän luokkaan. Toinen luokka on uudempi osoite, jota kutsutaan "maksa julkisen avaimen hashiksi" (p2pkh). Näille osoitteille julkista avainta ei voida saada osoitteesta. Sen sijaan julkinen avain paljastetaan maailmalle vasta, kun tapahtuma suoritetaan lähettämällä varoja kyseisestä lompakosta.

Tämä tarkoittaa, että nämä osoitteet ovat kvanttitietokoneiden läpäisemättömiä asti käyttäjä lähettää varoja kyseisestä lompakosta. Sen jälkeen ne ovat aivan kuten Satoshin p2pk-osoitteet yllä – heidän julkiset avaimensa näkyvät maailmalle ja ne ovat haavoittuvia kvanttitietokoneille.

Tästä syystä puristit rohkaisevat Bitcoin-osoitteiden uudelleenkäyttöä. Itse asiassa, jos ollaan mahdollisimman turvassa, heidän ei pitäisi koskaan käyttää samaa osoitetta uudelleen – mutta monet eivät noudata tätä neuvoa.

Kuinka monta Bitcoin-osoitetta kvanttitietokoneet voivat murtaa?

Yhteenvetona edellisestä osasta voidaan todeta, että kahden tyyppiset bitcoin-osoitteet ovat haavoittuvia kvanttilaskentaan. Ensimmäinen on vanhan koulukunnan p2pk-osoitteet, kuten Satoshin. Toinen on uudelleenkäytetyt p2pkh-osoitteet.

Deloitte julkaistu analyysi, jossa arvioidaan näihin luokkiin kuuluvien osoitteiden määrää. Alla olevassa kaaviossa on yhteenveto heidän havainnoistaan.

Se osoittaa, että vanhan koulun p2pk-osoitteet hallitsivat alkuvuosina. Turvallisemmat p2pkh-osoitteet tulivat verkkoon vuonna 2010, ja niistä tuli pian hallitseva osoitetyyppi. Keskeinen johtopäätös on, että vanhan koulukunnan p2pk-osoitteiden sisältämien kolikoiden määrä näyttää pysyneen vakiona noin 2 miljoonassa bitcoinissa (9.5 % lopullisesta 21 miljoonan bitcoinin tarjonnasta, joista yli puolet oletetaan kuuluvan Satoshille ).

Mielestäni on reilua päätellä, kun tarkastellaan pysähtyneitä 2 miljoonan kolikon p2pk-osoitteissa (sininen viiva), että ne voidaan johtua varhain omaksuvista kaivostyöläisistä, jotka eivät ole koskaan myyneet ja monet ovat todennäköisesti kadonneita kolikoita (jälleen puolet näistä on Satoshin kolikoita). .

Kiinnostavampaa ovat uudelleen käytetyt p2pkh-osoitteet (violetti viiva), toinen luokka, joka on alttiina kvanttitietokoneille. Noustuaan vuosina 2010–2014 se on laskenut siitä lähtien ja on nyt noin 2.5 miljoonaa kolikkoa.

Tämä tarkoittaa, että yhteensä 4–4.5 miljoonaa kolikkoa (punainen katkoviiva kaaviossa) on alttiina kvanttitietokoneille (2 miljoonaa vanhan koulun p2pk-osoitteista ja 2.5 miljoonaa uudelleen käytetyistä p2pkh-osoitteista). Se on yli 20 % lopputarjonnasta.

Kuinka voit vähentää Bitcoinien varastamisen riskiä?

On olemassa yhden tyyppinen osoite, joka on turvallinen: p2pkh-osoitteet, joita ei ole koskaan käytetty bitcoinien lähettämiseen muualle. Kääntöpuolella p2pkh-osoite, joka on aiemmin lähettänyt bitcoineja muualle, sekä p2pk-osoitteet (riippumatta siitä, ovatko ne lähettäneet bitcoineja vai eivät) ovat haavoittuvia.

Joten bitcoinisi suojaamiseksi ne on lähetettävä uuteen p2pkh-osoitteeseen. Tämä on tärkein argumentti Bitcoinin kvanttilaskennan uhkaa vastaan. Uskovat sanovat, että bitcoineja voidaan yksinkertaisesti siirtää uusiin p2pkh-osoitteisiin ja siksi ne ovat läpäisemättömiä. He ovat oikein.

Mutta siinä on saalis. Jos olet kadottanut osoitteesi yksityiset avaimet, et voi käyttää näitä bitcoineja, joten niitä ei voida siirtää. Tämä tarkoittaa, että ne ovat ilmaisia ​​poimintoja hakkereille, kun kvanttitietokoneet tulevat verkkoon.

Joten vaikka Deloitten tutkimuksessa arvioitiin niiden Bitcoin-osoitteiden määrää, jotka olisivat haavoittuvia, jos kvanttitietokoneet tulisivat verkkoon tänään (21 %), ehkä tärkeämpi kysymys on kuinka monta bitcoinia tulee aina olemaan alttiina kvanttitietokoneiden uhille. Koska mikä tahansa tämä luku on, se on avain, joka aiheuttaa systeemisen riskin Bitcoin-verkostolle yleisesti.

Onko Bitcoinilla systeeminen riski?

Oletetaan, että 21-luvun Albert Einstein herää huomenna ja hänellä on yhtäkkiä kvanttitietokone. Little Albert Junior pyyhkäisee yli 20% Bitcoinin kokonaistarjonnasta. Mitä tapahtuu seuraavaksi?

Ilmeisesti hinta laskee. Ensinnäkin tarjonta kasvaa olennaisesti, kun kaikki kadonneet kolikot, mukaan lukien 5 %, jonka oletetaan kuuluvan Satoshille, ovat nyt takaisin liikkeessä. Mutta hinta laskee johtuen muustakin kuin pelkästä tarjontapuolen säädöstä.

Kuka tahansa voi arvailla, mihin hinta laskeutuu, mutta minun on se, että se menee lähelle nollaa. Kuinka saada ihmiset vakuuttuneiksi siitä, että Bitcoinilla – jota ikuisesti markkinoitiin vaikeimpana rahamuotona koskaan olemassa – on yksi valtava saalis?

Argumentista tulee sitten "OK, me kaikki luulimme, että tämä oli vaikein raha koskaan olemassa, vaikka tekniikka oli puutteellista ja tietokoneet kehittyivät pisteeseen, jossa ne mursivat sen, mutta nyt lupaamme, että se on taas turvallista eikä tekniikka enää koskaan murskaa sitä. ”.

Kuinka moni ihminen käyttää Bitcoinia tässä skenaariossa? Voitko ennustaa, että S&P 500 -yritykset pitävät sitä taseessaan? Onko muita maita, jotka julistavat sen lailliseksi maksuvälineeksi? Onko siihen sijoittava eläkerahasto? Se ei ole vain 20 % tarjonnasta kadonnut, vaan koko keikka olisi käynnissä. Se olisi ohi.

Tästä syystä haavoittuvien bitcoinien määrää on vähennettävä 20 %. Onneksi ei odoteta, että Albert Einstein Jr:n supertietokone on verkossa huomenna.

Mikseivät kaikki vain siirry (läpäisemättömiin) uusiin p2pkh-osoitteisiin?

Tämä on ratkaisu. Mutta kuten sanoin, on lompakoita, jotka sisältävät bitcoineja, joiden käyttäjät ovat kadottaneet yksityiset avaimet tai ovat kuolleet tai useista muista syistä. Näitä bitcoineja ei voi siirtää. Jos Satoshi on esimerkiksi kuollut, hänen kolikoitaan ei liikuteta ennen kuin riittävän tehoinen kvanttitietokone on kehitetty.

Tämä sai lohkoketjuteknologian asiantuntijan Andreas Antolopoulosin julistamaan seuraavan:

Tiedämme, milloin kvanttilaskenta on olemassa, kun Satoshin kolikot liikkuvat

Tiedämme, milloin kvanttilaskenta on olemassa, kun Satoshin kolikot liikkuvat

Andreas Antolopoulos

Mutta kaikki ei ole menetetty. Onneksi tähän toivottavasti-hypoteettiseen-mutta-todellisuudessa-yhden päivän-ei-hypoteettiseen ongelmaan on ratkaisu. Tämä ratkaisu on löytää Bitcoin-yhteisön sisällä suunnitelma pakottaa ihmiset siirtämään bitcoinejaan osoitteisiin, jotka eivät ole haavoittuvia. Deloitte ehdottaa, että tällainen suunnitelma voisi hahmotella, että "ennalta määritetyn ajanjakson jälkeen (jonka aikaa ihmiset voivat siirtää bitcoininsa turvallisiin osoitteisiin) vaarallisissa osoitteissa olevista kolikoista tulee käyttökelvottomia (teknisesti tämä tarkoittaa, että kaivostyöntekijät jättävät huomiotta näistä osoitteista tulevat tapahtumat) ”.

Tämä olisi mitä todennäköisimmin uskomattoman sotkuinen ja jakautunut kysymys. Yrittää päästä yhteisymmärrykseen yhteisön sisällä olisi painajainen, ja se muistuttaa minua pahamaineisesta sisällissodasta Bitcoin-yhteisössä vuonna 2017, joka johti "kovaan haarukkaan" ja Bitcoin Cashin luomiseen.

Onko Bitcoin varmasti turvallista, jos se siirretään "läpäisemättömiin" osoitteisiin?

Hmm. No, on vielä yksi ongelma. Kun tapahtuma on hyväksytty varojen lähettämiseksi lompakosta, julkinen avain tulee saataville. Tämä tarkoittaa, että kvanttitietokone voi murtaa yksityisen avaimen.

Mutta tapahtuman aloittamisen ja sen vahvistamisen välillä on viive. Bitcoin-lohkoja louhitaan kymmenen minuutin välein, mikä tarkoittaa, että on olemassa ikkuna, jossa julkinen avain on saatavilla, mutta varoja ei ole vielä siirretty lompakosta.

Joten jos hyökkääjä voisi saada yksityisen avaimen julkisesta avaimesta tämän ajanjakson aikana ja sitten tehdä oman tapahtumansa, jolla hän lähettää samat bitcoinit, joita yrität lähettää, mutta eri osoitteeseen ja maksaa korkeamman kaivosmaksun saada etusija jonossa, bitcoinit voidaan varastaa.

Joten jos kvanttitietokone pääsee joskus pisteeseen, jossa se voi murtaa yksityisen avaimen alle kymmenessä minuutissa – ja tämä on tulossa yhä myyttisemmälle alueelle, minun on varottava – silloin kaikki vedot ovat pois ja teoriassa kaikki tapahtumat verkkoon voidaan hakkeroida.  

Viivyttelen tässä Deloitten kanssa, joka tiivistää asian hyvin:

Nykyiset tieteelliset arviot ennustavat, että kvanttitietokone kestää noin 8 tuntia RSA-avaimen rikkomiseen, ja jotkut erityiset laskelmat ennustavat, että Bitcoin-allekirjoitus voidaan hakkeroida sisällä 30 minuutin

Tämä tarkoittaa, että Bitcoinin pitäisi periaatteessa kestää kvanttihyökkäyksiä (kunhan et käytä osoitteita uudelleen). Koska kvanttitietokoneiden ala on kuitenkin vielä lapsenkengissään, on epäselvää, kuinka nopea sellaisesta kvanttitietokoneesta tulee tulevaisuudessa

Jos kvanttitietokone tulee koskaan lähemmäksi 10 minuutin rajaa saadakseen yksityisen avaimen julkisesta avaimestaan, Bitcoinin lohkoketju katkeaa luonnostaan

Itan Barmes & Bram Bosch, Deloitte

Yhteenveto

Todisteet viittaavat siihen, että Bitcoin on turvassa useiden vuosien ajan.

Todisteet viittaavat myös tulevaisuuden maailmaan, jossa kvanttitietokoneet ovat olemassa ja Bitcoin on lopulta haavoittuvainen. Jopa siinä tapauksessa, että näin tapahtuu, Bitcoin-verkko voi mitätöidä uhan suorittamalla pehmeän haarukan ja siirtymällä verkkoon kvanttisuojatulla salausmenetelmällä.

Ongelma tässä tapauksessa (viha olla enemmän huonojen uutisten kantaja) on, että se todennäköisesti aiheuttaisi vakavia skaalautuvuusongelmia, minkä kanssa verkko kamppailee jo nyt.

Tämän päätteeksi on kyse siitä, mihin suuntaan teknologia kulkee – sekä kvanttilaskennan että Bitcoinin kanssa. Tekniikka kehittyy salamannopeasti. Esimerkkinä tästä on juuri tämä keskustelu, joka olisi ollut järjetöntä 20 vuotta sitten sekä kvanttitietokoneiden väistämättömyyden että myös digitaalisen valuutan ja "lohkoketjun" olemassaolon osalta.

Bitcoinin puolella on tehtävä lisää tutkimusta ja jatkuvaa kehitystä sen tulevaisuuden varmistamiseksi kvanttilaskentaa vastaan. Yhteisö on kulkenut pitkän tien ja Bitcoin kehittyy huolimatta siitä, mitä monet vastustajat väittävät, joten tämä on hyvin mahdollista.

Maailma, jossa Bitcoin siirtyy post-kvanttisalausmekanismiin, ei ole sen hullumpi kuin maailma, jossa on kvanttitietokoneita, jotka voivat murtaa yksityisiä avaimia. Täytyy vain toivoa, että entinen saapuu ensin.

Kiitos, että luit yritykseni yksinkertaistaa tätä uskomattoman monimutkaista ja spekulatiivista ongelmaa. Jos sinulla on kommentteja tai palautetta (jopa vihapostia!), ota minuun yhteyttä Twitterissä osoitteessa @DanniiAshmore tai @InvezzPortal.