Являются ли квантовые компьютеры экзистенциальной угрозой для технологии Блокчейн?
Привет. На сегодняшний день криптовалюты и блокчейн получают все больше внимания со стороны прессы, коммерческих организаций, правительств и общества, хотя все еще не являются мейнстримом. Тем не менее, поклонники технологии полагают, что блокчейн имеет слишком большой потенциал, чтобы не иметь значительного устойчивого воздействия на нашу жизнь в будущем.
При рассмотрении экзистенциальных угроз, связанных с блокчейном и криптовалютами, люди обычно сосредоточены на постепенном усилении регулирования в этой сфере. И это не лишено смысла. В среднесрочной перспективе усиление государственного регулирования может стать препятствием для более широкого внедрения криптовалют во все сферы нашей жизни. Однако, на горизонте может возникнуть более серьезная угроза, о которой мало кто догадывается.
Большая часть популярности технологией blockchain возникает из-за ее преимуществ в плане безопасности. Технология позволяет распределять реестр операций между большой сетью компьютеров. Ни один пользователь не может его взломать или изменить. Это делает систему общедоступной и безопасной.
Но в сочетании с другой новой технологией - квантовыми компьютерами, казалось бы, неизменяемые данные цепи будут находиться под угрозой.
Подобно блокчейну, тема квантовых компьютеров также постепенно продвигается в главные заголовки.
Число квантовых компьютерных компаний и исследователей продолжает расти. Наряду с большим вниманием, уделяемым аппаратным средствам, многие исследователи изучают и возможности программного обеспечения.
Криптошифрование - это серьезно дискутируемая сегодня тема, в связи с тем, что квантовые машины создают реальную угрозу для существующих форм кибербезопасности, главным образом, технологии криптошифрования с открытым ключом (Public key). Эта технология лежит в основе практически всех онлайн-коммуникаций и самой передовой технологии - blockchain.
Как в наше время функционирует кибербезопасность?
Криптошифрование с открытым ключом пользуется парой ключей для кодирования данных: открытый public key, который можно широко использовать, и закрытый ключ (private key), известный только хозяину ключа. Каждый имеет возможность провести шифрование информации при помощи public key предполагаемого абонента, но только получатель имеет возможность декодировать информацию, используя свой private key. Чем труднее найти private key из соответствующего ему public key, тем более безопасна вся система.
Самые мощные шифровальные системы с public key связывают общедоступные и частные ключи, пользуясь коэффициентом числа, которое является произведением двух невероятно огромных простых чисел. Чтобы найти private key только из public key, нужно было бы выяснить факторинг этого произведения простых чисел. Даже если классический компьютер будет проверять триллион ключей в секунду, это будет происходить в 785 миллионов раз дольше, чем считается существует наша вселенная, из-за размера рассматриваемых простых чисел.
Однако, если вычислительная мощность будет значительно увеличена, тогда для субъекта, использующего такую вычислительную мощность, может появиться возможность создания private key из соответствующего public key. Если бы субъекты могли генерировать private key из соответствующих public key, то даже самые мощные формы традиционного шифрования с открытым ключом подверглись бы серьезной опасности.
Вот где возникают квантовые вычисления, которые основаны на квантовой физике и имеют большую потенциальную мощность, чем любая другая традиционная форма вычислений.
В квантовых компьютерах используются квантовые биты или «qubits», способные находится в любой суперпозиции значений между нулем и единицей, в связи с чем обрабатывают намного больше данных, чем 0 или 1, что, в свою очередь, является пределом компьютерных систем.
Возможность проводить вычисления при помощи qubits делает квантовые машины мощнее современных компьютеров практически на несколько порядков. Компания Google доказала, что машина с квантовым движком D-Wave имеет возможность работать в 100 000 000 раз быстрее, чем традиционные компьютеры по конкретным задачам. Также, как и компания, основанная Сергеем Брином, IBM уже трудится над производством собственных квантовых процессоров.
Помимо этого, несмотря на то, что сегодня имеется только небольшое число квантовых алгоритмов, один из наиболее мощных "Shor’s algorithm" уже имеет возможность моментально раскладывать огромные простые числа. В связи с чем, функциональная квантовая машина практически сможет поставить под угрозу традиционную криптографию с системой public key.
Квантовых компьютеров, имеющих возможность к моментальному факторингу чисел, еще не существует. Несмотря на это, если квантовые компьютеры будут развиваться в таком же темпе, в конце концов эта возможность будет достигнута. И если это случится, такое достижение будет представлять экзистенциальную угрозу криптографии с системой public key и, соответственно, опирающейся на нее технологии блокчейн.
Итак, безопасность технологии блокчейн невозможна в постквантовом мире? Приведет ли появление квантовых компьютеров к отказу от этой технологии?
Возможно, но, скорее всего, нет, если будет найдено соответствующее решение.
NSA (National Security Agency США) уже заявила, что занимается исследованиями по разработке квантовых крипто-шифровальных устройств. Их специалисты трудятся над созданием квантово-защищенного шифрования, и уже существуют системы блокчейн, использующие такие методы шифрования. Так, проект Quantum Resistant Ledger уже исследует возможности производства такой системы.
Что делает квантово-устойчивую или “пост-квантовую” криптографию, квантово-стойкой? Это происходит, когда private key генерируются из public key намного математически более сложными вариантами.
Исследователи из Quantum Resistant Ledger занимаются внедрением хэширования на основе квантовозащищенного шифрования. В криптографии на основе хеширования private key создаются из public key при помощи комплексных криптошифровальных инструментов на основе хеша, а не на основе простой факторизации. Итак, взаимосвязь между парой public key и private key будет намного более комплексной, чем в существующей криптографии на основе public key. Такая связь будет намного менее подверженной уязвимости со стороны квантовой машины, работающей на алгоритме "Shor’s".
Для таких постквантовых криптографических систем нет необходимости в запуске непосредственно на квантовых компьютерах. Quantum Resistant Ledger - это команда, уже занимающаяся разработкой постквантового криптошифрования. Нам остается наблюдать, насколько успешными будут эти и подобные им усилия.
Нужно понимать, что квантовые компьютеры ставят под угрозу все существующие системы компьютерной безопасности, которые базируются на криптографии на основе public key, а не только технологию blockchain. Таким образом, всем существующим сегодня системам безопасности, включая технологии blockchain, нужно будет использовать постквантовое криптошифрование для сохранения своей информации в безопасности.
