Вступ
Затребуваність і популярність біткоїна, криптовалют і всієї технології блокчейн тримається на трьох стовпах: Децентралізація, анонімність, безпека. Так само є й інші переваги цих технологій, але це – основні.
Анонімність досягається завдяки криптографічному шифруванню. Децентралізація – відсутністю лідера, адже для цього потрібен контроль над 51% обчислювальної потужності або володіння 51% токенів мережі, чого домогтися – вкрай складно, якщо не неможливо. Щодо безпеки: Блокчейн не можна зламати. З моменту його створення (2009 рік), за останні 15 років, блокчейн жодного разу не зламали, хоча було багато спроб.
Але технології не стоять на місці, і з’являються різні інновації, наприклад, квантові комп’ютери. Квантові комп’ютери – це комп’ютери, у яких потужність і обчислювальні алгоритми в рази потужніші, ніж у звичайних, у них є потенціал для злому криптовалют.
Вони можуть зламати безпечну мережу? Невже безпека блокчейна перед обличчям квантових обчислень – безсила? А децентралізація й анонімність? Чи існують якісь технологічні інновації для зміцнення криптовалют проти квантових загроз? Та й як взагалі пов’язані квантові технології та криптовалюти?! Про це і буде наша стаття.
1. Огляд квантових технологій та їхній потенціал
Квантові комп’ютери — у сотні разів потужніші за звичайні. Вони зможуть доповнити наявну сферу IT. У звичайних комп’ютерах із двійковою системою числення один біт – 0 або 1, а біт квантового комп’ютера (кубіт) містить і 0, і 1 водночас, що прискорює роботу та збільшує потужність таких технологій. Це дасть змогу прискорювати машинне навчання, виконувати завдання швидше і розвивати ШІ краще. Так само вони будуть швидше зламувати і підбирати ключі шифрування.
Якщо потужним серверам чи ПК для зламу криптографії в алгоритмах крипти та отримання ключа до криптографічного шифрування знадобляться тисячі років, то кубітовим комп’ютерам – хвилини. І це при тому, що їхній потенціал до кінця не вивчений. В IT ця галузь розвивається найшвидше, якщо зараз їх тільки кілька штук, то 2030 року їх буде 5 000.
Але якщо вони зможуть зламувати зашифровану інформацію, то чи зможуть вони зламувати бази даних і шифрування блокчейна? – Так, загроза квантових обчислень для криптографії – цілком реальна.
Для злому блокчейна потрібна потужність у мільйони кубіт. У найпотужнішого квантового комп’ютера у світі потужність лише 1180 кубіт. Але до 2030 року їхня сумарна кількість таких машин має становити 5000 і більше. Значить їхня сумарна потужність складе 5,9+ млн кубіт. Цього може вистачити для злому блокчейна. Скажімо Біткоїна або анонімної криптовалюти Dash.
Якщо вийде зламати будь-яку з цих мереж, то злом Ефіріума, блокчейна Tron тощо. – лише питання кількох років. Виходить майбутнє у криптовалют в еру квантових обчислень – виключено? – Ні, все не зовсім так.
2 Теоретичні основи загроз від квантових комп’ютерів.
Для злому блокчейна потрібно контролювати 51% потужностей. Якщо сумарна потужність одного пулу майнерів становитиме 51% – усі транзакції підтверджуватиме цей пул. Тільки від їхнього схвалення залежатиме включать транзакцію в блокчейн чи ні. Крім того, у них буде можливість повністю переписати весь раніше існуючий блокчейн.
У 2024 році такої потужності не було ні в кого, навіть у BlackRock, яка скуповувала найбільші майнінгові пули. Але з кубітними технологіями така можливість з’явиться. Це може загрожувати безпеці криптовалют. Практично будь-який майнінг-пул з 1000 учасників з кубітними комп’ютерами, зможе мати таку потужність, що перевищить потужність всіх інших майнінгових пулів.
Виходить вплив квантових комп’ютерів на фінансову безпеку буде величезним і згубним? Ні, адже блокчейни теж розвиваються, і вже розробляють стратегії захисту криптовалют від квантових атак.
Захист від квантового декодування передбачений у блокчейні ще його творцем. Щоб переписати блокчейн, потрібно або розшифрувати всі хеші та хеш-суми (номери та інформація в блоках блокчейна) і змінити в них інформацію. Ось тільки розшифрувати хеш – неможливо.
Інший варіант – змінити хеші у 51% учасників. Але при першій же перевірці, комп’ютер з неправдивою інформацією відключать від мережі, незалежно від його потужності. Такий механізм захисту є в протоколі PoS, PoW і в інших. Значить потрібно змінити інформацію на 50% носіях блокчейна одночасно. Але вони розподілені по всьому світу. Крім того, майнінг з використанням кубітних комп’ютерів буде менш ефективним, ніж сучасний.
Дослідження в галузі квантової безпеки підтверджують, що кубітні технології не призведуть до кінця ери криптовалют.
У будь-якому разі, загроза – реальна, а новини про можливий злам призведуть до коливань курсу крипти, чим шахраї та спекулянти користуватимуться. Як же протистояти цьому? Через наш криптовалютний обмінник “AnyExchange”. Тут ви зможете перевірити актуальний курс криптовалют незалежно від ситуації на ринку.
3. Існуючі криптографічні алгоритми та їхні вразливості
На даний момент кубітні комп’ютери і технології не становлять загрози. Розвиток квантових обчислень зараз переживає світанок, і його вплив на криптовалюти – невідомий. Значить загрози – реальні.
Як зазначили раніше, квантові комп’ютери не покладуть кінець крипті. Крім того, щоб зламати хоча б одну мережу, будуть потрібні всі обчислювальні потужності кубітних комп’ютерів світу. Але навіть тоді цього не станеться, через алгоритми криптовалют. То загроза квантових обчислень для криптографії існує? – Так, існує.
Навіть лише один квантовий комп’ютер із парою плат “ASIC” буде потужнішим за будь-який інший пул, а значить зможе просувати помилкові транзакції. Крім того, блокчейн – це не тільки крипта.
Що довша адреса, то більше варіантів розшифровки пароля (ключа) і то складніше розшифрувати. Якщо довжина ключа всього 1 біт – є 2 можливих варіанти, якщо 5 біт – 32, і т. д. Якщо 20 біт – то вже понад мільйон можливих комбінацій. У Біткоїні мінімальна довжина ключа – 128 біт, в інших криптовалютах до 256. Звичайні комп’ютери не зможуть знайти ключ навіть за тисячоліття, а кубітні за кілька хвилин. То як же захищати приватну інформацію? Доведеться провести оновлення криптовалютних протоколів для квантової ери.
Запобіжні заходи проти квантових атак уже розробляють. Спроби створити квантово-стійкі блокчейни вже ведуться. Рішенням є алгоритми з багаторівневим шифруванням і з математичними структурами. За таких інновацій кубітній машині зламати шифр буде проблематично. Складно, але можливо, однак і злам шифрування біткоїна для звичайних комп’ютерів – можливий, хоч і за тисячі років.
Проекти створення квантово-стійких блокчейнів призвели до появи криптовалютної решітки. У цьому випадку, решітка – набір точок у багаторівневому просторі. У точок є властивості, на основі яких створюється шифр, що до квантових обчислень – менш вразливий.
Інші розробники розробляють нові криптовалютні алгоритми. Їхня суть полягає в тому, що створити блокчейн, який не залежатиме від квантових обчислень. На цьому новому блокчейні функціонуватимуть нові криптовалюти. Це здається занадто складним і дорогим для криптовалют, але для створення блокчейна SOLANA, придумали нову мову шифрування – Rust.
Квантову стійкість криптовалютних алгоритмів може забезпечити новий алгоритм хешування (шифрування) SHA-512. Це 512-бітове шифрування і воно менш сприйнятливе до квантових атак.
Фактично, будь-який новий алгоритм шифрування або збільшення довжини ключа, зробить блокчейн більш безпечним і захищеним, але не тільки від квантових атак. Таким чином, роль квантової криптографії полягає в кращому захисті криптовалют.
4. Перспективні технології та проєкти
Квантові комп’ютери навіть зараз існують у кількості кількох штук, але їх уже називали загрозою для криптографічного шифрування. Адже вони, в теорії, зможуть зламати шифр деяких блокчейнів.
Для захисту можна використовувати як вищевказані методи, так і принципово нові методи. Наприклад, квантове шифрування або постквантова криптографія.
Квантове шифрування – це метод захисту передачі або обміну даних, збільшуючи їхню секретність, спираючись на методи квантової фізики.
Приклад:
У телефонній розмові ви диктуєте банкіру номер вашої банківської картки та CVV-код. Але якщо ваш канал зв’язку зламають і телефонну розмову почує зловмисник, він може вкрасти ваші кошти, тому що знатиме секретні числа вашої картки.
Якщо використовувати цей тип шифрування – у разі злому каналу зв’язку, передана інформація – спотворюється. Так ні банкір, ні зловмисник не дізнаються номер вашої картки, але ви точно не втратите свої кошти. А для фінансової операції, вам буде потрібно лише ще раз зателефонувати.
Телефонна розмова – захищений канал зв’язку. А номер картки – ваша адреса і цифровий підпис, підробивши який можна створити іншу транзакцію. Так ви відправите монети не на купівлю, а прямо на рахунок зловмиснику. А банкір – майнер, який просто включить транзакцію в блокчейн.
У теорії, кубітні комп’ютери використовуватимуть канали зв’язку зі схожими характеристиками. Можливо, що ті, хто зламають канал, отримають неправдиву інформацію, а ті, хто його використовують – достовірну.
Таким чином, можна зробити висновок, що квантове шифрування матиме позитивний вплив на криптовалюти, зробивши їх більш захищеними. А безпека – одна з причин популярності криптовалют.
5. Адаптація криптовалютних систем до квантових технологій
Перспективи квантовостійких криптовалют – до кінця не вивчені, але така інновація привернула увагу навіть Віталіка Бутеріна, засновника Ефіріума і третьої людини в крипті. Кубітні технології не є потенційною загрозою для криптовалюти, вони скоріше, як демонстрація майбутніх загроз. У 2014-2016 рр. головною проблемою крипти була масштабованість, так з’явилися L2 рішення, SegWit тощо. Інновації в галузі квантової криптографії можуть зробити блокчейн і його алгоритми – безпечнішими.
Один з найбільших міжнародних банків світу, який спеціалізується на брокерських і фінансових послугах, JPMorgan, вважає квантову загрозу серйозною проблемою. Разом із компанією Ciena вони розробили квантовий канал для передачі ключів. Оптичний канал, буде побудований поверх блокчейна Liink. Швидкість каналу – до 800 Гбіт на секунду і матиме всі переваги квантових технологій.
Їхня ідея захищає не всі вузли блокчейна, а тільки найважливіші. Блокчейн Liink був придуманий, як мережа для обміну даними між банками і поліпшення системи міжнародних платежів.
Віталік Бутерін запропонував більш новаторську і складну ідею. Для зберігання криптоактивів використовуватимуть унікальні смарт-контракти, для цього вже розроблено спеціальний стандарт токена ERC-4337. Віталік Бутерін каже, що так криптогаманці перетворяться на смарт-контракти. Ідею також називають абстрактними обліковими записами.
Для впровадження ідеї, необхідно провести хардфорк усіх блокчейнів. Суть хардфорка в переході на нове програмне забезпечення. Засновник Ефіріума запропонував через нову технологію L2 STARK підтвердити Seed-фразу і відновити свій криптогаманець. Багато криптовалютних ентузіастів поставилися до ідеї з недовірою, але Віталік упевнений, що якщо використовувати його ідею – лише одиниці втратять свої кошти.
Висновок
Квантові технології – загроза для крипти. Хоча вона не покладе ері криптовалют кінець, з цією загрозою потрібно рахуватися. Також до неї потрібно готуватися і протистояти вже зараз. До того як кубітні технології з’являться в промислових масштабах. Єдиного рішення для повної адаптації криптовалют до квантових технологій – немає. Але є основні та найпростіші:
Потенціал кубітних технологій і блокчейна – не вивчений. Є багато рішень, спрямованих тільки на усунення квантових обчислень як загрози. Але більш інноваційною і перспективною ідеєю є впровадження криптовалютних мереж з постквантовою криптографією. Вони не намагатимуться витіснити кубітні машини, а самі перейдуть на квантову криптографію. Із цим пов’язано багато застережень і тонкощів, але після досягнення в них компромісу крипта отримають новий етап розвитку, а блокчейн стане безпечнішим.
