Mohl by kvantový výpočet zabít blockchain?

Máme štěstí, že jsme dnes naživu. Jsme uprostřed obrovského technologického otřesu, kdy se náš vynález a objev, vedený sociálně smýšlejícím vědeckým výzkumem, vkrádají do všech aspektů našeho života. Blockchain je pouze jednou z těchto technologií; další, jako je kvantová práce na počítači a čistá energie, dosahují stejného pokroku v EU snaha o lepší svět.

Vědecké objevy často mají svůj způsob navzájem se testují, v jakémsi technologickém přežití nejschopnějších. Například, když předpisy o čisté energii vyžadují snížení tradičních průmyslových odvětví vyrábějících energii, musí blockchain navrhnout řešení ke snížení spotřeby energie při současném vytváření nových bloků v řetězci. Jak se blockchain prodlužuje, elektřina a výpočetní zdroje vyžadují exponenciální nárůst.

Hrozba kvantového výpočtu pro blockchain

Kvantové výpočty nám dávají mimořádnou výpočetní sílu, díky čemuž se mleté ​​maso stává problémem, který se klasické počítače snaží vyřešit. Nejnaléhavější problémy světa, jako je změna klimatu, lze překonat pouze pomocí strojů, jako jsou kvantové počítače. Stejně jako u všech nových technologií však má moc učinit funkce jiných technologií zastaralými. Tyto technologie musí mutovat, aby přežily a prosperovaly, jinak musí zůstat na smetišti technologií zázraků s jedním zásahem.

S blockchainem je tento predátor kvantovým výpočtem. Zabezpečení Blockchainu vychází z jeho vylepšených šifrovacích standardů, ale síla kvantového výpočtu ponechává odborníky v obavě, že šifrování využívané blockchainem bude kvantovým výpočtem příliš snadno překonáno.

Nedávno vědci z University of South Wales zkonstruoval novou architekturu, podobné těm, které se používají v dnešních procesorech, provádět kvantové výpočty. To má významné důsledky pro průměrného člověka. To znamená, že ke spuštění výpočtů kvantových výpočtů lze použít stejnou technologii, která se používá ke spuštění zařízení, která používáte dnes.

Kvantové výpočty, dokonce i kapesní kvantové výpočty, jsou nevyhnutelné. Vždy to však bylo vnímáno jako vzdálený sen – 10 až 15 let v budoucnosti byl názorem průmyslu na příchod komerčních kvantových výpočtů. Tento objev vědců UNSW tuto predikci zdiskredituje. Nyní by to mohlo přijít mnohem rychleji a to nemusí být pro kryptografii a blockchain jako celek dobrým znamením.

Je technicky možné, aby klasický počítač prolomil asymetrické šifrování, které mince mají rádi Bitcoin použití, použití naprosté hrubé síly (procházející všemi možnými řešeními); trvalo by to jen velmi dlouho. Kvantové počítače fungují mnohokrát rychleji než klasické počítače a je pro ně snazší porazit asymetrické šifrování.

Díky tomu je kryptoměna a blockchain na úzkém místě. Kryptoměna a blockchain by mohly být nuceny vyvíjet se, mutovat, aby získaly nové vlastnosti, jinak by milovaná bezpečnost a soukromí, o kterých nadšenci zpívají, mohly být minulostí.

Vše však není ztraceno. Vývojáři mincí sledují dlouhodobou budoucnost, možná proto, že kryptoměna sama je pouze ve fázi batolat. Je před nimi dlouhá cesta kryptoměna dospívá do celosvětového použití. Vývojáři pečlivě plánují jakékoli překážky, které by mohly nastat, a to zahrnuje i kvantové výpočty.

Než ale mluvíme o možných řešeních, která by blockchain mohl použít při obraně proti kvantovým výpočtům, pojďme se podívat na to, co to kvantové výpočty jsou. Stejně jako blockchainy a kryptoměna je užitečné vědět něco málo o technologii, která bude mít nebývalý dopad na naše životy.

Zajištění toho, aby pro nás vesmír fungoval

Kvantová práce na počítači je konečná hra počítačového výzkumu. Překonává ji v úžasu a spekulacích pouze jedna další oblast výzkumu – umělá inteligence. Organizace jako NASA a průmysloví giganti jako Google již mnoho let nalévají své zdroje do dokonalosti této šílené oblasti fyziky pro každodenní použití.

Prozatím je to omezeno na špičkové výzkumné laboratoře a několik vybraných organizací, ale v jednom okamžiku to byl tradiční počítač, který dnes používáte. Smartphone ve vaší ruce je mnohokrát silnější než kosmická loď Voyager, která nyní plave v mezihvězdném prostoru, a počítače, které během studené války simulovaly jadernou válku. Je jen otázkou času, než se kvantový výpočet stane pro průměrného člověka dostupnějším.

Dnešní počítače používají bity. Jedná se o hodnoty, které mohou být buď 0 nebo 1. Samo o sobě to není moc, ale když tyto hodnoty „ano“ nebo „ne“ spojíte s jinými hodnotami „ano“ nebo „ne“ opakovaně, můžete přijít až s odpověďmi na opravdu složité otázky (Ve skutečnosti potřebujete jen 6 bitů, abyste zjistili, co je to dopis – i když v praxi to trvá 8 bitů.) To je skoro vše, co váš počítač potřebuje, aby udělal vše, co dělá dnes.

Složité CGI vykreslování? Šek. Videohry? Šek. Možné ultra realistické simulace světa? Šek. To vše lze provést pouze pomocí bitů.

Kvantové výpočty posouvají tuto myšlenku na zcela novou úroveň. Neuvěřitelně k tomu využívá samotnou strukturu vesmíru. Kvantové počítače, které jsou dnes funkční manipulovat vesmírem a paralelními vesmíry provádět výpočty.

Kvantové počítače běží na qubitech, které mohou existovat ve stavu 0 a 1 současně. Nebudeme zacházet do podrobností, ale s každým dalším qubitem roste výpočetní výkon počítače exponenciálně. To umožňuje kvantovému počítači provádět složité výpočty rychlostí, která daleko předčí dnešní počítače, což zkracuje čas potřebný k řešení složitých matematických modelů, simulací a kryptografického zabezpečení.

Jak šifrování funguje dnes

Nejpopulárnější kryptografickou technikou používanou dnes je kryptografie s veřejným klíčem. K šifrování a dešifrování zpráv (nebo transakčních dat v případě blockchainu) se používá pár veřejných a soukromých klíčů, aby bylo zajištěno, že k informacím budou mít přístup pouze ověření uživatelé.

Zdroj: Commons.wikimedia.org

Stručně řečeno, váš veřejný klíč se používá k přístupu k šifrované zprávě a váš soukromý klíč se používá k dešifrování zprávy. Síla soukromého klíče závisí na metodách zabezpečení a tajnosti soukromého klíče. Blockchain používá digitální podpisy pro další ochranu.

Tato forma kryptografie se používá již mnoho let a je důkazem její účinnosti, že se postavila proti desetiletím pokusů o její prolomení..

Teoreticky mohou kvantové počítače snadno vyřešit bezpečnostní metody asymetrické kryptografie. Kvantový počítač prostě musí být dostatečně velký a průmysl v tomto směru dělá mílové skoky.

Odhaduje se, že prolomení nejsilnějších šifrovacích standardů současnosti bude trvat 4 000 qubitů. V listopadu 2017, IBM oznámila že právě vyrobila 50kbitový kvantový počítač. Může se to zdát, že je to daleko od 4 000, ale pamatujte, že technologie neroste lineárním způsobem. Čas mezi milníky se postupem času rychle zkracuje. Bylo to 50 let, než počítače přešly z obřích vojenských mašinérií do domácích potřeb. Od té doby uplynulo jen 35 lichých let a už jsme na dobré cestě do dalšího věku výpočetní techniky.

Abychom to shrnuli, dnešní šifrovací standardy v blockchainu v tuto chvíli fungují, ale kvantové výpočty jsou na oku. Co to znamená pro blockchain a kryptoměny?

Mohly by kvantové počítače zabít blockchain?

Pokud bude výzkum kvantové výpočetní techniky pokračovat současným tempem, nebude mít problém prolomit šifrování používané blockchainem. Ekonomický systém kryptoměn by se stal téměř zbytečným, protože by hackerům bylo možné ukrást vaše coiny, páchat podvody a ovládat blockchain. Pokud by někdo mohl snadno ukrást vaše bitcoiny, nebylo by to dobré pro reputaci bitcoinů.

Možná jste slyšeli o výrazu „51% útok“. To je případ, kdy horníci ovládají více než 50% sítě, což jim umožňuje zdvojnásobit výdaje. Laicky to znamená, že mohou utratit peníze dvakrát smazáním transakcí z blockchainu.

Kvantové počítače by mohly zlomyslným těžařům poskytnout sílu potřebnou k překročení této 50% hranice. Tato konkrétní bezpečnostní obava není bezprostředním problémem. Předpokládá se, že bude trvat nejméně 10 let, než to kvantové počítače dokážou. S nedávno odhalenou inženýrskou architekturou pro kvantové počítače se však tato časová osa může zkrátit.

Existuje mnohem větší obava, kterou, jak jsme již zmínili, je snadnost, s jakou může kvantové výpočty narušit šifrování veřejného klíče. Očekává se, že kvantové výpočty dosáhnou tuto úroveň výkonu do roku 2027. Jinými slovy, pokud dnešní šifrovací standardy a rozšíření, blockchainové zabezpečení, nevyvinou nové bezpečnostní techniky nebo šifrovací standardy, bude to prakticky k ničemu.

Dobrou zprávou je, že dlouhodobě uvažující vývojáři kryptoměn se ve skutečnosti připravují na tuto eventualitu a v rukávu mají několik triků.

Provádění preventivních opatření

Kryptoměny využívají různé nástroje k boji proti rychle se blížící hrozbě kvantových počítačů. Jedná se o technologický vývoj, který se vyvíjí a bude docela show.

Jedním z těchto vývojů je upgradovaná verze bitcoinu qBitcoin. Je možné použít protokoly kvantové kryptografie, jako je schéma distribuce kvantového klíče BB84, k přenosu těchto qBitcoinů mezi uživateli.

Je tu ironie: na ochranu blockchainů se používá stejná technologie, jakou kvantová výpočetní technika využívá k ohrožení bezpečnosti blockchainu, qubit. Bohužel v této metodě jsou překážky. K převodu těchto qubitů by bylo nutné nainstalovat kvantovou distribuční síť, což je ve velkém měřítku finančně nemožné kvůli vysokým nákladům na stavbu. Časem to však může zlevnit.

Další navrhovanou metodou je Kvantově odolná kniha, vyvinutý uživatelem Dr. Peter Waterland. Tato nová technika byla navržena s ohledem na postkvantovou kryptografii. Jeho cílem je bojovat proti hrozbě kvantového výpočtu implementací nových digitálních podpisů do transakcí, díky nimž je kniha odolná vůči kvantovému výpočtu.

Použitím algoritmu Proof-of-Stake bylo prokázáno, že tato metoda má zabezpečené pseudonáhodné funkce založené na hash, které imunizují proti kvantové analýze. Na rozdíl od qBitcoins nepotřebuje k provozu nákladnou infrastrukturu. Může běžet na zařízeních s nízkou spotřebou, jako jsou notebooky a Raspberry Pis.

QRL také plánuje zavést kvantově zabezpečenou vrstvu pro zasílání zpráv. Prostřednictvím techniky zvané kryptografie založené na mřížce budou transakce podepsány speciálním veřejným klíčem, který mohou uživatelé použít k vytáčení zabezpečeného komunikačního média, přes které lze odesílat zprávy. Mezi další plány patří propojení ID blockchainu s těmito kvantově zabezpečenými adresami, které se nazývají transakce XMSS.

Existují také existující kryptoměny, které plánují postkvantovou kryptografii. JOTA, jedna z největších mincí na trhu, používá Winternitz OTS nebo Lamport Signatures k zabezpečení svých podpisů před kvantovou analýzou. Jediným problémem je, že každou adresu lze použít pouze jednou.

Proprietární protokol IOTA, Tangle, protiintuitivně, ve skutečnosti zrychluje síť, když dorazí více uživatelů. Directed Acyclic Graph IOTA, odlišný od blockchainu, je pozoruhodným novým vývojem v technologii kryptoměny. V této síti musí odesílatel transakce ověřit další dvě transakce. To je fascinující nový protokol a je stojí za přečtení.

Jaká je prognóza zabezpečení blockchainu??

Naštěstí není příliš znepokojující.

Ano, kvantové výpočty by mohly potenciálně znamenat katastrofu pro kryptoměnu, ale průmysl se již proti této hrozbě chopil zbraní. V životnosti obou technologií je ještě velmi brzy a může jim dokonce oběma obecně pomoci, pokud budou soutěžit bok po boku. Bezprostřední příchod kvantových počítačů nutí odborníky na šifrování a kryptoměnu, aby se na to připravili, což jen zlepšuje jeho vlastnosti a šance na přežití.

Odpovědí je, že nemusíte paniku. Může se stát, že kvantové výpočty zvítězí, ale preventivní úsilí kryptografů a odborníků na kryptoměny vypadá slibně. Podle mého osobního názoru se nezdá, že by kvantový výpočet zničil trh. Inherentní hodnota blockchainu v tolika průmyslových odvětvích je požehnáním, které je třeba brát oběma rukama. Je těžké si představit, že by to někdo chtěl nechat jít. Je pravděpodobné, že jistá obrana proti kvantovým výpočtům bude objevena nebo vynalezena zanedlouho.

Pokud máte vlastní myšlenky na kvantové výpočty, zabezpečení blockchainu nebo coiny, které řeší problém postkvantové kryptografie, dejte nám prosím vědět v komentářích níže.