Công nghệ chuỗi khối được nhiều người coi là một trong những tiến bộ công nghệ mang tính cách mạng nhất đã diễn ra trong mười năm qua. Bản chất bất biến và hầu như không thể thay đổi của mạng blockchain đã truyền cảm hứng cho ngày càng nhiều trường hợp sử dụng để xử lý thông tin cực kỳ nhạy cảm – mạng blockchain để xử lý dữ liệu nhận dạng, y tế và chính phủ đang ngày càng trở nên phổ biến.
Thật vậy, đối với tất cả các mối quan tâm được đặt ra về sự biến động của tiền điện tử, tính bảo mật của mạng blockchain rất hiếm khi bị đặt câu hỏi. Rốt cuộc, mật mã được sử dụng trên các mạng tiền điện tử mạnh đến mức có thể mất cả máy tính mạnh nhất tồn tại ngày nay trong nhiều năm để giải mã bất kỳ phần nào của mạng..
Tuy nhiên, công nghệ đang phát triển với tốc độ cấp số nhân. Sẽ không lâu nữa trước khi những chiếc máy tính mạnh nhất hiện có còn mạnh hơn nhiều so với những cỗ máy tiên tiến nhất hiện đang tồn tại. Đây là lý do mà một số người coi sự ra đời nhanh chóng của điện toán lượng tử là một mối đe dọa tiềm tàng đối với an ninh của các mạng blockchain.
Máy tính lượng tử là gì?
Mỗi năm, các bộ phận máy tính ngày càng nhỏ hơn. Những cỗ máy từng lấp đầy toàn bộ các phòng với thiết bị giờ đây dễ dàng nằm gọn trong túi của chúng ta – một số bộ phận máy tính đang chuẩn bị đạt đến kích thước nguyên tử.
Một lời giải thích cặn kẽ về cách thức hoạt động của tính toán lượng tử đòi hỏi bạn phải hiểu rõ về vật lý lượng tử, vì vậy đây là một bản tóm tắt ngắn gọn: về cơ bản, lượng tử áp dụng các đặc tính của vật lý lượng tử để xử lý dữ liệu. Khi làm điều này, các vấn đề mà một máy tính bình thường mất vài ngày hoặc vài tuần để giải quyết có thể được giải quyết bằng máy tính lượng tử trong vài phút hoặc vài giờ.
Đây là những gì làm cho điện toán lượng tử trở thành một mối đe dọa đối với các mạng blockchain vì chúng hiện đang tồn tại.
(Lưu ý: Có rất nhiều tài nguyên tuyệt vời để tìm hiểu thêm về tính toán lượng tử. Nếu bạn tò mò về chủ đề này, tôi thực sự khuyên bạn nên Kurzgesagt giải thích.)
Điện toán lượng tử chắc chắn sẽ không phù hợp với mọi tác vụ tính toán – một số thứ tốt hơn nên để lại cho các máy tính truyền thống hơn. Tuy nhiên, sự ra đời của điện toán lượng tử có thể tạo ra một làn sóng đổi mới trong một số ngành công nghiệp – ví dụ như pin bền hơn cho ô tô điện hoặc những tiến bộ hóa học cải thiện công nghệ nhiên liệu và y tế.
Ngoài ra, các nhà khoa học đang nghiên cứu sự phát triển của máy tính lượng tử ước tính rằng nhiều năm sẽ trôi qua trước khi công nghệ này sẵn sàng được triển khai trên bất kỳ loại quy mô rộng rãi nào. Tuy nhiên, chúng ta đã gần gũi hơn bao giờ hết và ngày càng có nhiều công ty đầu tư vào việc tạo ra các hệ thống điện toán lượng tử để sử dụng trong thực tế.
Tại sao máy tính lượng tử lại là mối đe dọa đối với Blockchain?
Các phần thông tin thể hiện quyền sở hữu tiền điện tử được gọi là “khóa”. Có hai loại khóa: khóa riêng tư và khóa công khai. Cả hai đều là chuỗi ký tự ngẫu nhiên dài.
Khóa công khai được sử dụng để nhận tiền điện tử – như trong, nếu tôi định gửi cho bạn một Bitcoin, tôi sẽ gửi nó vào khóa công khai của ví tiền điện tử của bạn. Khóa cá nhân là những gì được sử dụng để gửi tiền điện tử – nếu tôi không có khóa riêng của đồng tiền của mình, tôi sẽ không có quyền kiểm soát đối với số tiền đó.
Adam Koltun, chiến lược gia hàng đầu của Quantum Resistant Ledger, đã viết cho Blokt:
“Trong các blockchains truyền thống và kế thừa ngày nay, hình thức ghép nối khóa công khai / khóa riêng phổ biến nhất là dựa trên Thuật toán chữ ký số đường cong Elliptic (ECDSA)… ECDSA có giả định bảo mật rằng các máy tính, ngay cả những máy rất mạnh, cũng không thể có yếu tố quá lớn. số lượng thời gian của con người. “
Koltun giải thích:
“Trong các hệ thống mật mã khóa công khai này (còn được gọi là sơ đồ mã hóa khóa không đối xứng), bất kỳ ai cũng có thể gửi các giao dịch hoặc tin nhắn đến khóa công khai, nhưng chỉ người nắm giữ khóa cá nhân được ghép nối mới có thể truy cập những gì đã được gửi đến khóa / địa chỉ công khai . ”
Anh ấy nói thêm:
“Nó giống như một hộp thư – bất kỳ ai cũng có thể dán các chữ cái vào qua khe phía trước, nhưng người ta cần khóa (riêng tư) để mở phía sau và lấy bất cứ thứ gì ra khỏi nó”.
Mối liên kết giữa khóa công khai và khóa riêng – Và tại sao nó lại quan trọng
Hai loại khóa này được liên kết bằng mật mã: khóa riêng là phiên bản mã hóa của khóa công khai. Nói cách khác, khóa cá nhân được tính toán từ khóa công khai. Với đủ sức mạnh tính toán, có thể sử dụng khóa công khai để tính khóa riêng tư.
Ngay cả đối với những máy tính truyền thống mạnh mẽ nhất tồn tại ngày nay, quá trình giải mã khóa công khai để tìm ra khóa riêng tương ứng của nó sẽ mất nhiều năm. Tuy nhiên, đây không phải là trường hợp của điện toán lượng tử – và ví tiền điện tử không phải là phần được mã hóa duy nhất của web có nguy cơ.
Mark Pesce, một giám khảo của cuộc thi đổi mới của Úc, chương trình truyền hình The New Inventors và người dẫn chương trình podcast của Tuần này trong Startups Úc, nói với Blokt:
“Nếu chúng ta tiếp tục sử dụng các kỹ thuật mã hóa tương tự mà chúng ta hiện đang sử dụng, cuối cùng ‘quyền tối cao lượng tử’ – khi máy tính lượng tử cuối cùng vượt qua máy tính cổ điển – có nghĩa là tất cả mã hóa này và gần như tất cả mã hóa được mọi người sử dụng ở khắp mọi nơi trên web – sẽ dễ bị tổn thương. ”
Nói cách khác, mã hóa được sử dụng để bảo mật email, tài khoản được bảo vệ bằng mật khẩu và các trang web dựa vào mã hóa để bảo mật có thể có nguy cơ bị tấn công.
Tất cả những điều này đặt ra câu hỏi – có thể làm gì để ngăn chặn loại hack ví tiền điện tử lan rộng này?
Tích hợp công nghệ lượng tử vào chuỗi khối
Pesce giải thích rằng “điện toán lượng tử sẽ có nghĩa là tất cả các tiêu chuẩn mã hóa và bảo mật mà chúng tôi sử dụng sẽ yêu cầu nâng cấp lớn – điều đó sẽ ảnh hưởng đến blockchain nhiều như bất kỳ thứ gì khác và có thể đến lúc chúng ta cần ‘thiết lập lại’ các blockchain hiện tại bằng lượng tử mới – mã hóa chống máy tính. ”
“Nâng cấp lớn” này sẽ như thế nào? Nó có thể mất một vài tuyến đường khác nhau.
Tạp chí Công nghệ MIT cho biết trong một báo cáo đầu năm nay rằng “máy tính lượng tử không thể phá vỡ các mã mật mã lượng tử.” Do đó, việc thêm mật mã lượng tử vào các blockchains hiện có có thể ngăn chặn việc hack trên diện rộng.
Một giải pháp khác, “cơ bản” hơn đã được đề xuất bởi Del Rajan và Matt Visser tại Đại học Victoria của Wellington là xây dựng các blockchains là “hiện tượng lượng tử” từ đầu.
Chuỗi khối lượng tử của Rajan và Visser sẽ dựa trên nguyên tắc vướng víu. Đây là một trong nhiều nơi mà cơ học lượng tử có một bước ngoặt kỳ lạ, thú vị, khoa học viễn tưởng. Khi hai hạt vướng vào nhau, về cơ bản chúng có cùng sự tồn tại – ví dụ, khi một hạt quay tại một vị trí trong vũ trụ, các hạt bị vướng vào nó cũng sẽ quay, mặc dù thực tế là chúng có thể ở đầu đối diện vũ trụ.
Rối tạm thời là những gì xảy ra khi các hạt bị vướng vào nhau theo thời gian. Khi điều này xảy ra, các hạt vướng víu tồn tại ở các thời điểm khác nhau trong thời gian có thể ảnh hưởng lẫn nhau tại thời điểm chúng tồn tại: ví dụ, quay một hạt tồn tại trong hiện tại có thể khiến một hạt vướng víu tồn tại trong quá khứ cũng quay.
Một chuỗi khối lượng tử được xây dựng xuyên thời gian có thể là câu trả lời
Về cơ bản, Rajan và Visser muốn sử dụng các hạt vướng víu tạm thời để tạo thành một blockchain. Dữ liệu giao dịch sẽ được mã hóa trên một hạt lượng tử.
Tạp chí Công nghệ MIT giải thích:
“Khi có nhiều dữ liệu hơn, dữ liệu này được kết hợp với dữ liệu từ hạt đầu tiên trong một hoạt động lượng tử làm vướng nó với hạt thứ hai… Sau đó, hạt thứ nhất bị loại bỏ và bản ghi của khối giao dịch đầu tiên được kết hợp với khối thứ hai . Dữ liệu từ khối thứ ba có thể được thêm vào theo cách tương tự, tạo ra một chuỗi ”.
Việc hack bất kỳ khía cạnh nào của mạng như thế này hầu như là không thể, ngay cả đối với một máy tính lượng tử – bởi vì sổ cái tồn tại trong thời gian chứ không phải không gian, bất kỳ ai cố gắng giả mạo nó sẽ ngay lập tức làm mất hiệu lực của nó. Ngoài ra, việc giả mạo các khối trước đây cũng sẽ không thể thực hiện được vì chúng sẽ không còn tồn tại.
Giải pháp là trên Horizon nhưng vẫn Miles Away
Có một số giải pháp khác đã được đề xuất để bảo vệ mạng blockchain khỏi bị tấn công bởi máy tính lượng tử.
Ví dụ: Koltun giải thích rằng Sổ cái kháng lượng tử sử dụng “Sơ đồ chữ ký mở rộng Merkle (XMSS) đã được kiểm tra và bảo mật trước đây để đảm bảo rằng, từ khối gốc của nó, nó có khả năng chống lại các cuộc tấn công điện toán lượng tử”.
Cục Dự trữ Kỹ thuật số và mạng IOTA cũng đã làm việc để phát triển các biện pháp bảo vệ chống lại máy tính lượng tử. Tuy nhiên, thế giới blockchain có thể gặp bất ngờ nghiêm trọng nếu nó không quản lý để phát triển các biện pháp bảo vệ thích hợp kịp thời.
Người sáng lập Khu dự trữ kỹ thuật số Jomari Peterson nói với Blokt:
“Phần lớn việc triển khai blockchain hiện tại sẽ bị tê liệt nếu chúng không di chuyển tất cả các địa chỉ hiện có trước khi một máy tính lượng tử khả thi được đưa vào hoạt động.”
Bây giờ, vào thời điểm mà “quả” có thể là vài năm nữa, dường như không có gì phải lo lắng nhiều. Tuy nhiên, sự ra đời của điện toán lượng tử là điều tất yếu – do đó, tất yếu phải tìm ra giải pháp khả thi. Đó chỉ là vấn đề sớm hay muộn – và hy vọng là không quá muộn.
