چرا محاسبات کوانتومی تهدیدی برای رمزارزها نیست...

محاسبات کوانتومی در سال‌های اخیر نگرانی‌هایی را در مورد آینده فناوری ارزهای دیجیتال و بلاک چین ایجاد کرده است. به عنوان مثال، معمولاً فرض بر این است که کامپیوترهای کوانتومی بسیار پیچیده روزی قادر خواهند بود رمزگذاری امروزی را بشکنند و امنیت را به نگرانی جدی برای کاربران در فضای بلاک چین تبدیل کنند.

La پروتکل رمزنگاری SHA-256 در حال حاضر توسط کامپیوترهای امروزی برای امنیت شبکه بیت کوین استفاده می شود. با این حال، کارشناسان سبقت جستن که ظرف یک دهه، محاسبات کوانتومی قادر خواهد بود پروتکل های رمزگذاری موجود را بشکند.

یوهان پولساک، مدیر ارشد فناوری QAN Platform، یک پلتفرم بلاک چین لایه 1، در مورد اینکه آیا دارندگان باید نگران باشند که رایانه های کوانتومی تهدیدی برای ارزهای دیجیتال هستند یا خیر، به کوین تلگراف گفت:

"قطعا. امضاهای منحنی بیضوی - که امروزه به تمام بلاک چین های اصلی نیرو می دهند و آسیب پذیر بودن آنها در برابر حملات QC ثابت شده است - شکسته می شوند که تنها مکانیزم احراز هویت در سیستم است. هنگامی که شکسته شود، به معنای واقعی کلمه غیرممکن خواهد بود که یک مالک قانونی کیف پول و هکری را که امضای یکی را جعل کرده است، متمایز کنیم.

اگر الگوریتم‌های هش رمزنگاری کنونی شکسته شوند، صدها میلیارد دارایی دیجیتال در برابر سرقت از سوی عوامل مخرب آسیب‌پذیر می‌شوند. با این حال، علی‌رغم این نگرانی‌ها، محاسبات کوانتومی هنوز تا تبدیل شدن به یک تهدید قابل قبول برای فناوری بلاک چین راه درازی در پیش دارد. 

محاسبات کوانتومی چیست؟

کامپیوترهای معاصر اطلاعات را پردازش می کنند و محاسبات را با استفاده از بیت ها انجام می دهند. متأسفانه، این بیت ها نمی توانند به طور همزمان در دو مکان و دو حالت متمایز وجود داشته باشند.

در عوض، بیت‌های کامپیوتری سنتی ممکن است مقدار 0 یا 1 را داشته باشند. بنابراین، برای مثال، اگر یک جفت بیت وجود داشته باشد، آن بیت ها فقط می توانند یکی از چهار ترکیب بالقوه را در هر لحظه نگه دارند: 0-0، 0-1، 1-0 یا 1-1.

از نقطه نظر عملگرایانه تر، مفهوم این امر این است که احتمالاً برای یک رایانه متوسط ​​زمان زیادی طول می کشد تا محاسبات پیچیده را تکمیل کند، یعنی محاسباتی که باید هر یک از پیکربندی های بالقوه را در نظر بگیرند.

رایانه‌های کوانتومی تحت محدودیت‌های مشابه رایانه‌های سنتی عمل نمی‌کنند. در عوض، از چیزی استفاده می‌کنند که بیت کوانتومی یا «کیوبیت» نامیده می‌شود تا بیت‌های سنتی. این کیوبیت ها می توانند همزمان در حالت های 0 و 1 وجود داشته باشند.

همانطور که قبلا ذکر شد، دو بیت ممکن است به طور همزمان تنها یکی از چهار ترکیب ممکن را نگه دارند. با این حال، یک جفت کیوبیت قادر است هر چهار کیوبیت را همزمان ذخیره کند. و تعداد گزینه های ممکن با هر کیوبیت اضافی به طور تصاعدی افزایش می یابد.

اخیر: معنای ادغام اتریوم برای راه حل های لایه ۲ بلاک چین چیست؟

در نتیجه، کامپیوترهای کوانتومی می توانند محاسبات زیادی را در حالی که چندین پیکربندی مختلف را در نظر می گیرند، انجام دهند. برای مثال، را در نظر بگیرید پردازنده 54 کیوبیتی Sycamore که گوگل توسعه داد. این رایانه توانست محاسباتی را در 200 ثانیه انجام دهد که انجام آن برای قدرتمندترین ابررایانه جهان 10,000 سال طول می کشید.

به زبان ساده، رایانه‌های کوانتومی بسیار سریع‌تر از رایانه‌های سنتی هستند، زیرا از کیوبیت‌ها برای انجام چندین محاسبات به طور همزمان استفاده می‌کنند. علاوه بر این، از آنجایی که کیوبیت ها می توانند مقادیر 0، 1 یا هر دو را داشته باشند، بسیار کارآمدتر از سیستم بیت های باینری مورد استفاده توسط رایانه های فعلی هستند.

انواع مختلف حملات محاسباتی کوانتومی

حملات به اصطلاح ذخیره‌سازی شامل تلاش یک طرف مخرب برای سرقت پول نقد با تمرکز بر آدرس‌های بلاک چین حساس است، مانند مواردی که کلید عمومی کیف پول در دفتر کل قابل مشاهده است.

چهار میلیون بیت کوین (BTC، یا 25٪ از کل BTC، در برابر حمله آسیب پذیر هستند توسط یک کامپیوتر کوانتومی به دلیل استفاده مالکان از کلیدهای عمومی هش نشده یا استفاده مجدد از آدرس های BTC. کامپیوتر کوانتومی باید به اندازه کافی قدرتمند باشد تا بتواند کلید خصوصی را از آدرس عمومی هش نشده رمزگشایی کند. اگر کلید خصوصی با موفقیت رمزگشایی شود، عامل مخرب می‌تواند وجوه یک کاربر را مستقیماً از کیف پول آنها بدزدد.

با این حال، کارشناسان قدرت محاسباتی مورد نیاز را پیش بینی کنید انجام این حملات میلیون ها برابر بیشتر از رایانه های کوانتومی فعلی است که کمتر از 100 کیوبیت دارند. با این وجود، محققان در زمینه محاسبات کوانتومی فرض کرده اند که تعداد کیوبیت های مورد استفاده ممکن است رسیدن به 10 میلیون در ده سال آینده.

برای محافظت از خود در برابر این حملات، کاربران کریپتو باید از استفاده مجدد از آدرس ها یا انتقال وجوه خود به آدرس هایی که کلید عمومی آن منتشر نشده است، اجتناب کنند. این از نظر تئوری خوب به نظر می رسد، اما می تواند برای کاربران روزمره بسیار خسته کننده باشد.

شخصی که به یک کامپیوتر کوانتومی قدرتمند دسترسی دارد ممکن است با انجام یک حمله ترانزیت، اقدام به سرقت پول از یک تراکنش بلاک چین در حال انتقال کند. از آنجایی که برای همه تراکنش ها اعمال می شود، دامنه این حمله بسیار گسترده تر است. با این حال، انجام آن چالش برانگیزتر است زیرا مهاجم باید قبل از اینکه ماینرها بتوانند تراکنش را اجرا کنند، آن را کامل کند.

در اکثر شرایط، مهاجم به دلیل زمان تایید در شبکه هایی مانند بیت کوین و اتریوم، چند دقیقه بیشتر وقت ندارد. هکرها همچنین برای انجام چنین حمله ای به میلیاردها کیوبیت نیاز دارند که خطر حمله ترانزیت را بسیار کمتر از حمله ذخیره سازی می کند. با این حال، هنوز هم چیزی است که کاربران باید در نظر داشته باشند.

محافظت در برابر حملات در حین حمل و نقل کار آسانی نیست. برای انجام این کار، لازم است الگوریتم امضای رمزنگاری زیربنایی بلاک چین را به الگوریتمی تغییر دهید که در برابر حمله کوانتومی مقاوم باشد.

اقداماتی برای محافظت در برابر محاسبات کوانتومی

هنوز مقدار قابل توجهی کار با محاسبات کوانتومی باید انجام شود تا اینکه بتوان آن را تهدیدی معتبر برای فناوری بلاک چین در نظر گرفت. 

علاوه بر این، تا زمانی که کامپیوترهای کوانتومی به طور گسترده در دسترس باشند، فناوری بلاک چین به احتمال زیاد برای مقابله با مسئله امنیت کوانتومی تکامل خواهد یافت. در حال حاضر ارزهای رمزنگاری شده مانند IOTA وجود دارد که از آنها استفاده می کنند نمودار غیر چرخه ای جهت دار (DAG) فناوری مقاوم در برابر کوانتومی. برخلاف بلوک‌هایی که یک زنجیره بلوکی را تشکیل می‌دهند، گراف‌های غیر چرخه‌ای جهت‌دار از گره‌ها و اتصالات بین آنها تشکیل شده‌اند. بنابراین، سوابق تراکنش های کریپتو به شکل گره می باشد. سپس رکوردهای این صرافی ها یکی روی دیگری چیده می شود.

Block lattice یکی دیگر از فناوری های مبتنی بر DAG است که در برابر کوانتومی مقاوم است. شبکه‌های بلاک چین مانند پلتفرم QAN از این فناوری استفاده می‌کنند تا توسعه‌دهندگان را قادر به ساخت قراردادهای هوشمند مقاوم در برابر کوانتومی، برنامه‌های کاربردی غیرمتمرکز و دارایی‌های دیجیتالی کنند. رمزنگاری شبکه ای در برابر کامپیوترهای کوانتومی مقاوم است زیرا بر اساس مشکلی است که یک کامپیوتر کوانتومی ممکن است به راحتی قادر به حل آن نباشد. را نام به این مشکل کوتاهترین مشکل بردار (SVP) داده شده است. از نظر ریاضی، SVP یک سوال در مورد یافتن کوتاه ترین بردار در یک شبکه با ابعاد بالا است.

اخیر: ادغام ETH نحوه نگاه شرکت‌ها به اتریوم برای تجارت را تغییر می‌دهد

تصور می شود که حل SVP برای کامپیوترهای کوانتومی به دلیل ماهیت محاسبات کوانتومی دشوار است. تنها زمانی که حالت‌های کیوبیت‌ها کاملاً تراز باشند، می‌توان از اصل برهم نهی توسط یک کامپیوتر کوانتومی استفاده کرد. کامپیوتر کوانتومی می تواند از اصل برهم نهی زمانی استفاده کند که حالات کیوبیت ها کاملاً تراز باشند. با این حال، باید به روش‌های مرسوم محاسباتی متوسل شود، در حالی که حالت‌ها چنین نیستند. در نتیجه، احتمال موفقیت یک کامپیوتر کوانتومی در حل SVP بسیار کم است. به همین دلیل است که رمزگذاری مبتنی بر شبکه در برابر کامپیوترهای کوانتومی ایمن است.

حتی سازمان‌های سنتی گام‌هایی در جهت امنیت کوانتومی برداشته‌اند. جی پی مورگان و توشیبا برای توسعه با هم همکاری کرده اند توزیع کلید کوانتومی (QKD)راه حلی که آنها ادعا می کنند در برابر کوانتومی مقاوم است. با استفاده از فیزیک کوانتومی و رمزنگاری، QKD امکان داد و ستد داده‌های محرمانه را برای دو طرف فراهم می‌کند، در حالی که به طور همزمان قادر به شناسایی و خنثی کردن هرگونه تلاش شخص ثالث برای استراق سمع تراکنش هستند. این مفهوم به عنوان یک مکانیسم امنیتی بالقوه مفید در برابر حملات فرضی بلاک چین که رایانه های کوانتومی ممکن است در آینده انجام دهند، مورد توجه قرار می گیرد.