Blockchain kriptografija u samom je srcu onoga što čuva kriptovalute i drugu digitalnu imovinu od hakera i drugih cyber-napada. Šifriranje javnog ključa pruža svakom korisniku javni i privatni ključ, što je izuzetno teško pogoditi grubim napadima, barem koristeći današnje računalne resurse. Međutim, razvoj kvantnog računanja u budućnosti će daleko olakšati napade grube sile.
Ovdje ćemo detaljno pogledati kako bi kvantno računalo moglo uspješno napasti postojeću kriptografiju blockchaina. S obzirom na to da neki projekti već napreduju, također ćemo pogledati kako blockchains mogu biti zaštićeni od kvantnih strojeva.
Kako kvantno računalo može slomiti Blockchain kriptografiju?
Blockchain koristi šifriranje javnim ključem, gdje svaki korisnik dobiva javni i privatni ključ za osiguranje svoje digitalne imovine. Ti se ključevi generiraju kriptografskom metodom koja se naziva faktorizacija prostih brojeva, a koja je okosnica sve moderne kriptografije.
Matematički princip koji stoji iza faktorizacije prostih brojeva jest da se bilo koji broj, bez obzira na to koliko je velik, može proizvesti množenjem prostih brojeva. Relativno je lako proizvesti bilo koji broj pomoću prostih brojeva. Međutim, znatno je teže preokrenuti postupak i utvrditi koji su prosti brojevi pomnoženi kako bi se dobila određena vrijednost nakon što brojevi postanu veliki. Taj se preokret naziva faktoriziranje prostih brojeva.
Faktoriziranje prostih brojeva lako je s manjim vrijednostima, ali gotovo je nemoguće s velikim brojevima. Kredit za sliku: varsitytutors.com
Šifriranje ključa i faktorizacija osnovnog broja
Blockchain kriptografija oslanja se na faktorizaciju prostih brojeva za povezivanje javnog i privatnog ključa. Čimbenici primarnog broja javnog ključa čine ono što čini privatni ključ. Budući da današnja računala, čak i koristeći prednosti mreža, ne mogu utjecati na privatni ključ, naša digitalna imovina može ostati sigurna protiv napadača.
Primjerice, 2009. god, istraživači su pomoću mreže računala pokušali izračunati broj od 232 znamenke. Trebalo je ekvivalentno 2000 godina da jedno računalo pokrene takav napad. Ipak, stručnjaci za računalnu sigurnost smatrali su da je to neprihvatljiv rizik. Dakle, trenutni standardi šifriranja koriste proste brojeve koji su dugi 309 znamenki.
Kvantna računala sposobna su izvesti mnogo više tisuća izračuna u sekundi od današnjih računala, čak i računajući na mrežni učinak. Kvantni strojevi su još uvijek u relativno ranoj fazi razvoja. Međutim, njegova misao da će tijekom sljedećeg desetljeća kvantna računala postati dovoljno snažna da razbiju postojeću blockchain kriptografiju.
IBM je samo jedna od tvrtki koje razvijaju moćna kvantna računala. Zasluga za sliku: IBM
Stoga je jedan od izazova za zajednicu programera blockchaina osiguravanje da postojeći blockchains budu dovoljno elastični da izdrže napade sutrašnjih kvantnih računala.
Specifična prijetnja kvantnog računanja za blockchain
Budući da se sva trenutna cyber-sigurnost oslanja na šifriranje pomoću faktorizacije prostih brojeva, pojava kvantnog računanja nije samo prijetnja blockchain enkripciji. To ima implikacije na cijeli internet i sva povezana računala. Međutim, centralizirani entiteti kontroliraju gotovo sve web stranice i mreže izvan blockchaina. Stoga nije značajan problem provesti nadogradnju na mreži ili web mjestu.
S druge strane, decentralizirane mreže kontroliraju blockchains. Decentralizacija znači da se svako računalo na mreži mora istovremeno složiti s nadogradnjom da bi nadogradnja postala aktivna. I ne samo to, već i zato što je kvantna prijetnja blockchain kriptografiji specifična za javni i privatni ključ, tada će svi novčanici morati nadograditi na novi softver kako bi osigurali kvantni otpor.
Najgore tržište medvjeda u budućoj povijesti?
Smatra se da je Satoshi Nakamoto vlasnik oko milijun Bitcoina, a da se ne spominje njegova sreća iz mnogih bitcoin hard forkova tijekom godina. Ako Bitcoin mreža progura nadogradnju kako bi osigurala kvantni otpor, a Satoshi ne nadogradi svoje BTC novčanike na novi protokol, njegovi novčanici postaju ranjivi na kvantnu prijetnju. Dakle, čak i ako svi ostali vlasnici BTC-a nadograde novčanike, kvantni napad i dalje može vidjeti Satoshi-jev milijun BTC-a ukradenih i prodanih na tržištu u jednom naletu.
Još gore, međutim, nisu samo kitovi u opasnosti. Napokon, svatko tko svjesno sjedi na kripto-bogatstvu bit će željan nadogradnje što je prije moguće. Međutim, misli se da okolo izgubljeno je četiri milijuna BTC-a zbog toga što su njihovi korisnici izgubili privatne ključeve. Netko koji u kraćem vremenskom razmaku ukrade, a zatim proda ovu količinu kriptografije, mogao bi imati razarajući učinak na tržišta.
Stoga razvoj kvantno otporne blockchain kriptografije nije nužno problem. Primjena u tisuće ili čak milijune novčanika postaje pravi izazov.
Osiguravanje Blockchain kriptografije protiv kvantne prijetnje
Većina ljudi i dalje misli da je kvantna prijetnja udaljena nekoliko godina, možda čak i više od desetljeća. Međutim, gornji scenarij ilustrira zašto je presudno da razvoj blockchain kriptografije već počinje kvantnu rezistenciju smatrati mjerom predostrožnosti.
Jednokratni potpisi s kriptografskim raspršivanjem
Kvantno otporna knjiga (QRL) nije jedan od najvećih blockchain projekata vani. Međutim, njegov jedini slučaj je osiguravanje kvantno rezistentne blockchain kriptografije. Projekt djeluje na principu da vremenski rokovi predviđanja o napretku u kvantnoj tehnologiji mogu biti pogrešivi. Iz tog razloga bismo se već trebali početi pripremati za mogućnost da kvantni razvoj može stići prije nego što mislimo.
QRL početna stranica
QRL blockchain u potpunosti uklanja faktorizaciju prostih brojeva za blockchain kriptografiju. Umjesto toga, koristi Proširene Merkleove sheme potpisa (XMSS), što je složen model. Međutim, u načelu uključuje generiranje parova ključeva pomoću kriptografskog raspršivanja. To je isti koncept kao i raspršivanje bloka u blockchainu radi zaštite sadržaja.
Ovi parovi ključeva samo su za jednokratnu upotrebu i zajedno se kombiniraju pomoću Merkle stabla. Korištenjem blockchain kriptografije na temelju raspršivanja, a ne faktorizacijom prostih brojeva, potpisi postaju daleko kompliciraniji za grubu silu. Ovo raspršivanje čini ih otpornima na kvantne napade.
Nexus blockchain koristi drugi mehanizam prilikom rukovanja transakcijama, koji se naziva lanci potpisa. Nexus raspršuje javni ključ, pa iako je vidljiv na blockchainu, nije čitljiv.
Tada hash javnog ključa generira jednokratni privatni ključ kao autorizacijski potpis za transakciju. Nakon toga novčanik automatski stvara novi par javnih / privatnih ključeva za sljedeću transakciju, zajedno s adresom za slanje ili primanje trenutne transakcije. Na taj su način ključevi transakcija odvojeni od adrese, što je čini sigurnijom od kvantnih napada. Iako ovo još nije 100-postotno kvantno dokazano, Nexus planira buduće nadogradnje svoje infrastrukture koje bi trebale osigurati bolji stupanj kvantnog otpora.
Zaključak
Unatoč tome što prijetnja još uvijek može biti daleko, blockchain kriptografija suočena je s jedinstvenim izazovima kvantnog računanja. Zajednica programera itekako je svjesna prijetnje. Stoga uvođenje inovativnih rješenja poput ovdje navedenih. Implementacija ove vrste rješenja dovest će do najizazovnijeg dijela kvantne zaštite glavnih blokova kao što su Bitcoin i Ethereum.
Međutim, zajednica programera blockchaina nije ništa, ako ne i kreativna. Bit će fascinantno vidjeti neke ideje koje izlaze iz kvantnog izazova. Nadalje, otkrijte koja će od tih ideja u konačnici evoluirati u najotpornija rješenja.
Istaknuta slika ljubaznošću tvrtke Pixabay
