" Что, если кто-нибудь построит квантовый компьютер достаточно быстро, чтобы взломать безопасность вашего биткоин-кошелька и выкачать ваши монеты?
Это у всех на уме, поскольку некоторые прогнозы предполагают, что такая квантовая машина может появиться в течение нескольких лет.
Криптовалютная биржа Coinbase, котирующаяся на Nasdaq, которая хранит около 5% всех существующих в настоящее время биткоинов для своих клиентов, включая банки, управляющих активами и хедж-фонды, поделилась соображениями по этому вопросу в новом сообщении в блоге, изложив, что, по ее мнению, биткоин должен делать, чтобы оставаться в безопасности от квантовой угрозы «потенциального будущего».
Смысл в том, чтобы начать готовиться уже сейчас, не ждать появления риска, а отдельно решить вопрос о потерянных монетах.
Чтобы следовать предложениям биржи, полезно знать, как работают замки биткоина и как квантовый компьютер может их взломать.
Замок и ключ
Представьте себе биткоин-кошелек как почтовый ящик с узкой горизонтальной прорезью вверху и ключом, который находится только у владельца. Видимый слот, через который каждый может опускать письма, является открытым ключом кошелька. Закрытый ключ, напротив, представляет собой физический ключ, который открывает коробку. Этот закрытый ключ, который хранится строго в руках владельца, невидим для внешнего мира и сохраняет в безопасности биткоины в кошельке.
Когда пользователь отправляет биткоины, его кошелек использует закрытый ключ для создания цифровой подписи, защищенного от несанкционированного доступа штампа. Сеть сверяет его с открытым ключом пользователя; если он соответствует, транзакция утверждается.
Блокчейн биткоина использует для создания и проверки этих цифровых подписей два метода: ECDSA и Schnorr. На данный момент они чрезвычайно безопасны, поскольку современные компьютеры недостаточно мощны, чтобы взломать математические методы, лежащие в основе этих методов, и перепроектировать закрытый ключ пользователя на основе его цифровой подписи или открытого ключа.
Введите квантовый риск
По мнению исследователей Google, достаточно мощный квантовый компьютер, который может появиться к 2029 году, сможет сделать именно это: реконструировать закрытый ключ из открытого ключа и опустошить биткоин-кошельки владельцев.
Исследователи называют машину с такой способностью криптографически значимым квантовым компьютером, или CRQC.
Предлагаемое решение - постквантовая, или PQ-криптография. Проще говоря, это новые методы подписи, способные противостоять квантовым атакам.
По мнению Coinbase, недостаточно просто выбрать новый метод безопасности. Полное обновление для защиты биткоина от квантовых компьютеров должно защитить как старые, так и новые средства, аккуратно вписаться в ограниченное пространство данных биткоина и позволить обычным компьютерам продолжать управлять сетью. Оно также должно работать как для гигантских криптовалютных платформ, так и для обычных пользователей, предлагая при этом четкий план для старых монет, которые могут никогда не двигаться.
Coinbase хочет переехать прямо сейчас
Такие усилия необходимо начать немедленно, во многом потому, что децентрализованная структура биткоина, которую часто называют преимуществом перед централизованными институтами, также затрудняет реализацию изменений.
Как выразилась биржа, «консенсус биткоинов меняется, и миграция экосистемы может занять годы». Вот почему работу необходимо начинать «задолго до любого объявления CRQC».
Разработчики биткоинов уже рассматривают предложения по созданию квантовой защиты.
Меры, предложенные Coinbase
Отделение «контейнера» от подписи
Проще говоря, биткоин должен быть спроектирован таким образом, чтобы его формат транзакций мог поддерживать новые типы постквантовых подписей без необходимости перестройки всей системы. Это со временем облегчит добавление, замену или объединение квантово-устойчивых сигнатур. По словам Coinbase, два предложения, P2MR (BIP-360) и P2TRv2, предлагают такую гибкость.
Поэтапная защита
Coinbase поддерживает подход, который позволяет активным кошелькам начать использовать квантово-устойчивые или гибридные подписи до того, как биткоин завершит свои правила для старых типов подписей. Одним из возможных переходов может стать схема «1 из 2»: один и тот же биткоин можно потратить либо с использованием традиционного ключа ECDSA или ключа Шнорра, либо с помощью постквантового ключа. Это позволит пользователям защитить свои средства раньше, не заставляя всех переключаться одновременно и не рискуя внезапной потерей доступа.
Использование состояния
Некоторые схемы постквантовой подписи требуют, чтобы кошелек отслеживал информацию, называемую «состоянием», после каждой подписи. В этих схемах используется множество одноразовых ключей подписи, и кошелек должен помнить, какие из них уже использовались, чтобы никогда не использовать их повторно. Если кошелек восстанавливается из старой резервной копии или не может сохранить эту запись, он может случайно повторно использовать ключ.
Это может позволить злоумышленнику подделать действительную подпись. Подписи с сохранением состояния могут быть меньше и быстрее, но их легче использовать неправильно. Если их поддерживает биткоин, то Coinbase считает, что он также должен поддерживать варианты без сохранения состояния, которые не требуют такого ведения учета. Это даст пользователям и разработчикам кошельков более безопасный выбор и снизит риск потери средств или поддельных транзакций.
Надежные реализации
Coinbase надеется, что процесс оценки придаст большое значение программному обеспечению, которое надежно работает на разных платформах, последовательно проверяет подписи повсюду, избегает утечки секретной информации через некоторое время, использует четкие настройки и остается безопасным, даже если генератор случайных чисел, используемый во время подписания, дает сбой. Это сделает квантово-устойчивые биткоин-кошельки более надежными и снизит риск ошибок, взломов или потери средств.
MPC-дружественность
Постквантовые схемы для Coinbase и многих их клиентов должны хорошо работать с многосторонними вычислениями или MPC. Если все сделано правильно, MPC может помочь защитить закрытые ключи от кражи и добавить важный уровень безопасности для крупных организаций, которые сталкиваются с постоянными атаками на свои системы. Это облегчит биржам, хранителям и крупным предприятиям защиту биткоинов, не полагаясь на одного человека или устройство для хранения ключа.
Путь для кошельков, которые мигрируют поздно
Если биткоин в конечном итоге ограничит или прекратит расходы ECDSA и Шнорра, у некоторых людей все еще могут быть средства в старых форматах кошельков. Coinbase считает, что было бы полезно рассмотреть вопрос о том, смогут ли - и каким образом - эти пользователи позже перевести свои средства на квантовобезопасные выходы. Правильный подход и его компромиссы по-прежнему остаются открытыми вопросами. Это поможет предотвратить блокировку биткоинов некоторых пользователей, если они вовремя не обновятся. Обсуждение может происходить одновременно с технической работой по добавлению поддержки постквантовой сигнатуры или отдельно от нее, поэтому нет необходимости задерживать такую работу.
Забытые монеты
Наконец, не все вовремя перейдут на постквантовый режим, особенно кошельки, которые долгое время бездействовали. Некоторые из них принадлежат людям, потерявшим ключи. Некоторые биткоины также хранятся в старых типах адресов, в которых ключи остаются открытыми.
Coinbase обеспокоена тем, что кто-то может незаметно построить квантовую машину и начать сливать мон
еты из этих кошельков «прежде, чем об этом узнает общественность».
Биржа не приняла решения о том, что делать с этими монетами, но заявила, что этот вопрос следует рассматривать отдельно. В этом решении подчеркивалось, что любое спасение должно быть квантовобезопасным, иначе воры могут воспользоваться самим методом спасения.
