Якім чынам квантовыя вылічэнні будуць ўплываць на тэхналогію blockchain?

Крыптаграфы часта выказваюць занепакоенасць тым, што тэхналогія blockchain можа састарэць пры развіцці квантавых камп'ютараў (верагодна, ад 10 да 15 гадоў з гэтага часу). Яны асцерагаюцца, што пасля таго, як распрацаваны, квантавыя кампутары змогуць парушыць механізмы бяспекі выкарыстання блок-ланцугоў (асіметрычная крыптаграфія і хэшаванне). Хоць гэтыя праблемы некалькі апраўданыя, распрацоўшчыкі blockchain паспяваюць актыўна змагацца з пагрозай.

Што такое квантавыя вылічэнні?

Каб зразумець пагрозу бяспецы, якую прадстаўляюць квантавыя кампутары, важна зразумець, чым яны адрозніваюцца ад класічных кампутараў. Класічны кампутар выкарыстоўвае сістэму лікавай базы 2: ён разумее, апрацоўвае і перадае дадзеныя выключна з дапамогай біт. Кожны біт можа займаць толькі адну з двух пазіцый: 0 і 1. Мы можам разглядаць кожны біт як перамыкач святла: ён можа быць уключаны і выключаны.

З іншага боку, квантавыя кампутары выкарыстоўваюць кубіты, якія могуць займаць адразу дзве пазіцыі. (Напрыклад, кубіт можа адначасова змяшчаць і 0, і 1). Гэта з'ява, вядомае як суперпазіцыя, з'яўляецца сакрэтнай зброяй квантавых вылічэнняў. Супазіцыі памяншаюць колькасць аперацый, неабходных кампутару для вырашэння праблемы. Такім чынам, квантавыя кампутары могуць адначасова апрацоўваць некалькі складаных запытаў.

Здольнасць квантавага кампутара займацца больш вылічэннямі ў секунду, чым класічны кампутар, тлумачыць, чаму многія кампутарныя спецыялісты лічаць, што квантавы кампутар зможа ўзламаць сучасныя крыптаграфічныя пратаколы з адноснай лёгкасцю.

Класічны біт у параўнанні з квантавым бітам або

Асіметрычная крыптаграфія, сіметрычная крыптаграфія і хэшынг

Каб даведацца, як у прыватнасці квантавыя кампутары будуць уздзейнічаць на крыптаграфію, варта разумець некалькі відаў крыптаграфіі, якія шырока выкарыстоўваюцца сёння. Я ўжо абмяркоўваў крыптаграфію і хэшаванне раней. Вось кароткае рэзюмэ:

· Сіметрычная крыптаграфія выкарыстоўвае той жа крыптаграфічны ключ для шыфравання і дэшыфравання. Гэта падобна на выкарыстанне таго ж ключа, каб заблакаваць ўваходныя дзверы ў ваш дом раніцай і разблакаваць яго ўвечары.

· Асіметрычная крыптаграфія, якая таксама называецца крыптаграфіяй з адкрытым ключом, выкарыстоўвае пару ключоў для кожнай транзакцыі: адкрыты ключ і закрыты ключ. Адкрыты ключ шыфруе паведамленне, а прыватны ключ расшыфроўвае яго. Іх трэба выкарыстоўваць разам для здзяйснення здзелкі.

· Алгарытмы хэшавання схамэнтаваць дадзеныя ва ўнікальную радок літар і лічбаў, якая прадстаўляе гэтыя канкрэтныя дадзеныя. Любы кавалак незабяспечаных дадзеных заўсёды будзе ствараць сапраўды той самы хэш.

Blockchains выкарыстоўваюць два асноўных інструмента бяспекі: шыфраванне з дапамогай асіметрычнай крыптаграфіі і алгарытмы хэшавання.

Асіметрычная крыптаграфія залежыць ад складанасці фарміравання вялікіх лічбаў

Асіметрычныя алгарытмы крыптаграфіі, якія забяспечваюць блокчейны, заснаваныя на простых ліках і фактарах. У кожным пратаколе blockchain адкрыты і закрыты ключы - гэта вельмі вялікія лічбы, якія былі размяшаны ў шэраг меншых літар і лічбаў. Паколькі знайсці асноўныя фактары велізарнай колькасці для класічных кампутараў практычна немагчыма, блокчейны не падлягаюць фальсіфікацыі.

Асноўныя фактары

Квантовыя кампутары спецыялізуюцца на аптымізацыі камбінацый і верагоднасцей. Квантовы кампутар зможа праводзіць камбінацыйныя разлікі на большай колькасці на значна больш глыбокім узроўні, чым класічныя кампутары. Гэта азначае, што квантавыя кампутары змогуць размяркоўваць вялікую колькасць за меншую колькасць арыфметычных крокаў (хаця і не абавязкова хутчэй), чым класічныя кампутары. Такім чынам, пошук асноўных фактараў велізарнай колькасці стане адносна лёгкай задачай для квантавага кампутара.

Такім чынам, мы можам разлічваць, што квантавыя кампутары змогуць выкарыстоўваць суперпазіцыю для ўзлому асіметрычнай крыптаграфіі, якая забяспечвае блокчейны.

Хешинг не так уразлівы

Blockchains забяспечваюцца не толькі шыфраваннем (з дапамогай асіметрычнай крыптаграфіі), але і хэшаваннем. Ключавая розніца паміж шыфраваннем і хэшаваннем заключаецца ў тым, што хэшынг не можа быць адменены. Такім чынам, квантавыя кампутары ўявяць меншую пагрозу бяспецы алгарытмаў хэшавання, чым для іх шыфравання.

Абарона Bitcoin ад квантавых вылічэнняў

Пратакол Bitcoin быў распрацаваны з улікам квантавых кампутараў, і таму ён мае ўбудаваны супраціў. Біткойн выкарыстоўвае алгарытм хэшавання SHA-256, які лічыцца часткова квантанепранікальным. Паколькі адрасы Bitcoin выкарыстоўваюцца толькі адзін раз, адкрыты ключ карыстальніка раскрываецца толькі ў той момант, калі карыстальнік адпраўляе Bitcoin. Тэарэтычна, гэта дало б квантавым камп'ютэрам толькі вельмі вузкае акно, паміж тым, як транзакцыя адпраўляецца і правяраецца, каб знайсці прыватны ключ.

Іншыя платформы і распрацоўшчыкі, акрамя блокчейн на аснове Bitcoin і Bitcoin, таксама сур'ёзна ўспрымаюць гэтую праблему, таму што blockchains можа выклікаць давер толькі ў тым выпадку, калі яны абаронены. Распрацоўшчыкі Blockchain павінны прыняць дадатковыя меры засцярогі, каб пабудаваць народныя механізмы бяспекі сваіх платформаў, каб у поўнай меры адрасаваць патэнцыйную ўразлівасць квантавых вылічэнняў.

Абсталяванне IBM Q злева і набор квадратычных кампутараў DWave справа.

Квантовая пагроза

У цяперашні час квантавыя кампутары існуюць толькі ў вельмі рудыментарных формах. Многія каментатары лічаць, што так званыя квантавыя кампутары сёння сапраўды не вартыя гэтага імя. Эксперты прагназуюць, што для таго, каб квантовыя кампутары сталі дастаткова здольнымі ўзламаць блок-ланцугі або криптовалюту, спатрэбіцца ад 15 да 20 гадоў. Скептыкі нават паставілі пад сумнеў, ці магчыма пабудова квантавага кампутара.

Аднак, калі распрацаваць сапраўдныя квантавыя кампутары, яны могуць прадстаўляць вельмі рэальную пагрозу для асноўных механізмаў бяспекі, якія сілкуюць тэхналогію blockchain і криптовалюты.

Сапраўдныя квантовыя вылічэнні будуць марнаваць не толькі пратаколы бяспекі blockchain, але і большасць іншых пратаколаў лічбавай бяспекі, якія выкарыстоўваюцца сёння, у тым ліку шыфраванне і крыптаграфія, якія забяспечваюць традыцыйны інтэрнэт-банкінг.

Такім чынам, мы можам разлічваць, што інжынеры і распрацоўшчыкі на блокчейне і выключэнні будуць ствараць экспанентна больш магутныя пратаколы бяспекі з выкарыстаннем кванта-бяспекі задоўга да таго, як квантавыя кампутары стануць рэальнасцю. Тым не менш, распрацоўшчыкам платформы blockchain было б разумней стварыць blockchains, якія імкнуцца быць квантовым доказам дызайну, а не патэнцыйна гуляць у даганялкі пазней.

Далей: Два квантавыя алгарытмы, якія парушаюць blockchain tech.

Наша місія ў Lansaar Research - дапамагчы кампаніям ствараць новыя каштоўнасці і адкрываць новыя бізнес-мадэлі. Мы працуем з нашымі кліентамі, каб вызначыць новыя магчымасці і распрацаваць новыя жыццяздольныя прапановы, якія забяспечваюць поспех на рынку. Даведайцеся больш тут.

Сачыце за даследаваннямі Lansaar на асяроддзі, каб даведацца пра найноўшыя тэхналогіі і новыя бізнес-мадэлі.

Вы заўсёды можаце знайсці самыя свежыя, сочачы за намі: Blockstreet HQ | Twitter | Сярэдні | Soundcloud