Введение
Востребованность и популярность биткоина, криптовалют и всей технология блокчейн держится на трёх столбах: Децентрализация, анонимность, безопасность. Так же есть и другие преимущества данных технологий, но это – основные.
Анонимность достигается благодаря криптографическому шифрованию. Децентрализация – отсутствием лидера, ведь для этого нужен контроль над 51% вычислительной мощности или владение 51% токенов сети, чего добиться – крайне сложно, если не невозможно. По поводу безопасности: Блокчейн нельзя взломать. С момента его создания (2009 год), за последние 15 лет, блокчейн ни разу не взломали, хотя было много попыток.
Но технологии не стоят на месте, и появляются различные инновации например, квантовые компьютеры. Квантовые компьютеры – это компьютеры, у которых мощность и вычислительные алгоритмы в разы мощнее обычных, у них есть потенциал для взлома криптовалют.
Они могут взломать безопасную сеть? Неужели безопасность блокчейна перед лицом квантовых вычислений – бессильна? А децентрализация и анонимность? Существуют ли какие-либо технологические инновации для укрепления криптовалют против квантовых угроз? Да и как вообще связаны квантовые технологии и криптовалюты?! Об этом и будет наша статья.
1. Обзор квантовых технологий и их потенциал
Квантовые компьютеры — в сотни раз мощнее обычных. Они смогут дополнить существующую сферу IT. В обычных компьютерах с двоичной системой исчислению один бит – 0 или 1, а бит квантового компьютера (кубит) содержит и 0, и 1 одновременно, что ускоряет работу и увеличивает мощность таких технологий. Это позволит ускорять машинное обучение, выполнять задачи быстрее и развивать ИИ лучше. Так же они будут быстрее взламывать и подбирать ключи шифрования.
Если мощным серверам или ПК для взлома криптографии в алгоритмах крипты и получения ключа к криптографическому шифрованию понадобятся тысячи лет, кубитным компьютерам – минуты. И это при том, что их потенциал до конца не изучен. В IT эта отрасль развивается быстрее всего, если сейчас их только несколько штук, то в 2030 году их будет 5 000.
Но если они смогут взламывать зашифрованную информацию, то смогут ли они взламывать базы данных и шифрование блокчейна? – Да, угроза квантовых вычислений для криптографии – вполне реальная.
Для взлома блокчейна нужна мощность в миллионы кубит. У самого мощного квантового компьютера в мире мощность всего 1180 кубит. Но к 2030 году их суммарное число таких машин должна составить 5000 и больше. Значит их суммарная мощность составит 5,9+ млн кубит. Этого может хватить для взлома блокчейна. Скажем Биткоина или анонимной криптовалюты Dash.
Если выйдет взломать любую из этих сетей, то взлом Эфириума, блокчейна Tron и др. – лишь вопрос пары лет. Получается будущее у криптовалют в эру квантовых вычислений – исключено? – Нет, всё не совсем так.
2. Теоретические основы угроз от квантовых компьютеров.
Для взлома блокчейна нужно контролировать 51% мощностей. Если суммарная мощность одного пула майнеров составит 51% – все транзакции будет подтверждать этот пул. Только от их одобрения будет зависеть включат транзакцию в блокчейн или нет. Кроме того, у них будет возможность полностью переписать весь ранее существующий блокчейн.
В 2024 году такой мощности не было ни у кого, даже у BlackRock, которая скупала крупнейшие майнинговые пулы. Но с кубитными технологиями такая возможность появится. Это может угрожать безопасности криптовалют. Практически любой майнинг-пул из 1000 участников с кубитными компьютерами, сможет иметь такую мощность, что превысит мощность всех остальных майнинговых пулов.
Получается влияние квантовых компьютеров на финансовую безопасность будет огромным и пагубным? Нет, ведь блокчейны тоже развиваются, и уже разрабатывают стратегии защиты криптовалют от квантовых атак.
Защита от квантового декодирования предусмотрена в блокчейне ещё его создателем. Чтобы переписать блокчейн, нужно или расшифровать все хеши и хеш-суммы (номера и информация в блоках блокчейна) и изменить в них информацию. Вот только расшифровать хеш – невозможно.
Другой вариант – изменить хеши у 51% участников. Но при первой же проверке, компьютер с ложной информацией отключат от сети, независимо от его мощности. Такой механизм защиты есть в протоколе PoS, PoW и в других. Значит нужно изменить информацию на 50% носителях блокчейна одновременно. Но они распределены по всему миру. Кроме того, майнинг с использованием кубитных компьютеров будет менее эффективен, чем современный.
Исследования в области квантовой безопасности подтверждают, что кубитные технологии не приведут к концу эры криптовалют.
В любом случае, угроза – реальная, а новости о возможном взломе приведут к колебаниям курса крипты, чем мошенники и спекулянты будут пользоваться. Как же противостоять этому? Через наш криптовалютный обменник “AnyExchange”. Тут вы сможете проверить актуальный курс криптовалют независимо от ситуации на рынке.
3. Существующие криптографические алгоритмы и их уязвимости
На данный момент кубитные компьютеры и технологии не представляют угрозы. Развитие квантовых вычислений сейчас переживает рассвет, и его влияние на криптовалюты – неизвестно. Значит угрозы – реальны.
Как указали ранее, квантовые компьютеры не положат конец крипте. Кроме того, чтобы взломать хотя бы одну сеть, будут нужны все вычислительные мощности кубитных компьютеров мира. Но даже тогда этого не произойдёт, из-за алгоритмов криптовалют. Так угроза квантовых вычислений для криптографии существует? – Да, существует.
Даже всего один квантовый компьютер с парой плат “ASIC” будет мощнее любого другого пула, а значит сможет продвигать ложные транзакции. Кроме того, блокчейн – это не только крипта.
Чем длиннее адрес, тем больше вариантов расшифровки пароля (ключа) и тем сложнее расшифровать. Если длина ключа всего 1 бит – есть 2 возможных варианта, если 5 бит – 32, и т.д. Если 20 бит – то уже более миллиона возможных комбинаций. В Биткоине минимальная длина ключа – 128 бит, в других криптовалютах до 256. Обычные компьютеры не смогут найти ключ даже за тысячелетия, а кубитные за несколько минут. Так как же защищать приватную информацию? Придётся провести обновление криптовалютных протоколов для квантовой эры.
Меры предосторожности против квантовых атак уже разрабатывают. Попытки создать квантово-устойчивые блокчейны уже ведутся. Решением являются алгоритмы с многоуровневым шифрованием и с математическими структурами. При таких инновациях кубитной машине взломать шифр будет проблематично. Сложно, но возможно, однако и взлом шифрования биткоина для обычных компьютеров – возможен, хоть и за тысячи лет.
Проекты создания квантово-устойчивых блокчейнов привели к появлению криптовалютной решётки. В данном случае, решётка – набор точек в многоуровневом пространстве. У точек есть свойства, на основе которых создаётся шифр, что к квантовым вычислениям – менее уязвим.
Другие разработчики разрабатывают новые криптовалютные алгоритмы. Их суть заключается в том, что создать блокчейн, который не будут зависеть от квантовых вычислений. На этом новом блокчейне будут функционировать новые криптовалюты. Это кажется слишком сложным и дорогим для криптовалют, но для создания блокчейна SOLANA, придумали новый язык шифрования – Rust.
Квантовую устойчивость криптовалютных алгоритмов может обеспечить новый алгоритм хеширования (шифрования) SHA-512. Это 512-битное шифрование и оно менее восприимчивы к квантовым атакам.
Фактически, любой новый алгоритм шифрования или увеличение длины ключа, сделает блокчейн более безопасным и защищенным, но не только от квантовых атак. Таким образом, роль квантовой криптографии заключается в лучшей защите криптовалют.
4. Перспективные технологии и проекты
Квантовые компьютеры даже сейчас существуют в количестве нескольких штук, но их уже называли угрозой для криптографического шифрований. Ведь они, в теории, смогут взломать шифр некоторых блокчейнов.
Для защиты можно использовать как вышеуказанные методы, так и принципиально новые методы. Например, квантовое шифрование или постквантовая криптография.
Квантовое шифрование – это метод защиты передачи или обмена данных, увеличивая их секретность, опираясь на методы квантовой физики.
Пример: В телефонном разговоре вы диктуете банкиру номер вашей банковской карты и CVV-код. Но если ваш канал связи взломают и телефонный разговор услышит злоумышленник, он может украсть ваши средства, т.к. будет знать секретные числа вашей карты.
Если использовать данный тип шифрования – в случае взлома канала связи, передаваемая информация – искажается. Так ни банкир, ни злоумышленник не узнают номер вашей карты, но вы точно не потеряете свои средства. А для финансовой операции, вам будет нужно лишь ещё раз позвонить.
Телефонный разговор – защищённый канал связи. А номер карты – ваш адрес и цифровая подпись, подделав которую можно создать другую транзакцию. Так вы отправите монеты не на покупку, а прямо на счёт злоумышленнику. А банкир – майнер, которые просто включит транзакцию в блокчейн.
В теории, кубитные компьютеры будут использовать каналы связи с похожими характеристиками. Возможно, что те, кто взломают канал, получат ложную информацию, а те кто его используют – достоверную.
Таким образом, можно сделать вывод, что квантовое шифрование окажет положительное влияние на криптовалюты, сделав их более защищёнными. А безопасность – одна из причин популярности криптовалют.
5. Адаптация криптовалютных систем к квантовым технологиям
Перспективы квантовоустойчивых криптовалют – до конца не изучены, но такая инновация привлекла даже Виталика Бутерина, основателя Эфириума и третьего человека в крипте. Кубитные технологии не являются потенциальной угрозой криптовалюте, они скорее, как демонстрация будущих угроз. В 2014-2016 гг, главной проблемой крипты была масштабируемость, так появились L2 решения, SegWit и пр. Инновации в области квантовой криптографии могут сделать блокчейн и его алгоритмы – более безопасными.
Один из крупнейших международных банков мира, который специализируется на брокерских и финансовых услугах, JPMorgan, считает квантовую угрозу серьезной проблемой. Вместе с компанией Ciena они разработали квантовый канал для передачи ключей. Оптический канал, будет построен поверх блокчейна Liink. Скорость канала – до 800 Гбит в секунду и обладать всеми преимуществами квантовых технологий.
Их идея защищает не все узлы блокчейна, а только важнейшие. Блокчейн Liink был придуман, как сеть для обмена данными между банками и улучшения системы международных платежей.
Виталик Бутерин предложил более новаторскую и сложную идею. Для хранения криптоактивов будут использовать уникальные смарт-контракты, для этого уже разработан специальный стандарт токена ERC-4337. Виталик Бутерин говорит, что так криптокошельки превратятся в смарт-контракты. Идею также называют абстрактными учётными записями.
Для внедрения идеи, необходимо провести хардфорк всех блокчейнов. Суть хардфорка в переходе на новое программное обеспечение. Основатель Эфириума предложил через новую технологию L2 STARK подтвердить Seed-фразу и восстановить свой криптокошелёк. Многие криптовалютные энтузиасты отнеслись к идее с недоверием, но Виталик уверен, что если использовать его идею – лишь единицы потеряют свои средства.
Заключение
Квантовые технологии – угроза для крипты. Хотя она не положит эре криптовалют конец, с этой угрозой нужно считаться. Также к ней нужно готовиться и противостоять уже сейчас. До того как кубитные технологии появятся в промышленных масштабах. Единственного решения для полной адаптация криптовалют к квантовым технологиям – нет. Но есть основные и самые простые:
Потенциал кубитных технологий и блокчейна – не изучен. Есть много решений направленных только на устранение квантовых вычислений как угрозы. Но более инновационной и перспективной идеей есть внедрение криптовалютных сетей с постквантовой криптографией. Они не постараются вытеснить кубитные машины, а сами перейдут на квантовую криптографию. С этим связано много оговорок и тонкостей, но после достижения в них компромисса крипта получат новый этап развития, а блокчейн станет более безопасным.
