Важные новости

Квантовый компьютер и блокчейн: возможна ли атака на биткоин — Coin Post

Квантовый компьютер и блокчейн: возможна ли атака на биткоин

Квантовые технологии и блокчейн

Перед тем, как разобраться, чем же опасны квантовые компьютеры для блокчейна и выяснить – стоит ли криптоэнтузиастам бояться их появления, нужно понять, что представляет собой данный класс устройств.

Что такое квантовый компьютер

Это вычислительные системы, задействующие квантовую механику с целью обработки и передачи информации. Делают они это в тысячи (а порой и в миллионы) раз быстрее современных компьютеров благодаря кубитам (квантовым битам). Именно последние стали прорывной особенностью.

Пока бит способен принять лишь одно из двух значений – 0 или 1, квантовый бит может принимать значения и 0, и 1 в одночасье. Такой функционал возможен благодаря явлениям квантовой суперпозиции и запутанности, используемых устройствами для мгновенной обработки данных и их передачи. Таким образом, квантовый компьютер может сохранять колоссальные объемы информации и тратить на их чтение в разы меньше энергии в сравнении со своими «предками». Параллельность квантовых вычислений заключается в том, что им не нужно анализировать все варианты потенциальных состояний системы.

Первый успешный тест 7-кубитного квантового компьютера произошел еще в 2001-м под патронатом IBM. В 2009-м группа физиков из Национального института стандартов и технологий США сумела сконструировать программируемый 2-кубитный квантовый компьютер. Параллельно с этим канадская фирма D-Wave Systems еще с 2007-го тестировала разные устройства, задействуя мощности от 16 до 1 000 кубит. Самым прогрессивным из ее детищ стал 2000-кубитный квантовый компьютер D-Wave 2000Q, представленный в январе 2017-го. Стоимость таких машин на сегодняшний день составляет до $15 млн и пока они не применяются полноценно даже на коммерческом уровне.

В 2015 году представители Google сообщили о проведенном исследовании, в ходе которого выяснилось, что устройство D-Wave, использующее квантовые эффекты, распределяет кубиты в отдельные кластеры по 8 штук и способно предоставить результат в 100 млн раз быстрее обычного ПК. Отметим, что такие выводы были сделаны лишь в специально заданном для тестирования алгоритме. Чуть позже, в марте 2018-го, подразделение Google Quantum AI lab представило разработанный ими 72-кубитный квантовый процессор, получивший имя Bristlecone. С его помощью планируют проверять масштабируемость технологии и потенциальные системные сбои.

Последней крупной новостью, связанной с квантовыми компьютерами, стал 20-кубитный IBM Q System One, представленный одноименным техно-гигантом на выставке CES 2019 в январе этого года. Естественно, запустить на нем игру или майнить биткоин нельзя. Фактически, такой квантовый компьютер представляет собой аналоговый вычислитель, оптимизированный для расчета состояния химических и биологических реакций. К сожалению, для технологического прорыва в этой области 20 кубитов очень мало.

Опасность: квантовый компьютер и блокчейн

С 2016 года в сети стали все чаще мелькать слухи о том, что квантовые компьютеры способны уничтожить блокчейн. Связано это в первую очередь с их огромной вычислительной мощностью, которой хватит для взлома любого метода шифрования, в том числе, каналов связи с максимальной степенью защиты. Особенно часто можно было встретить «пророчество» о взломе до 2027 года. К такому выводу пришли члены исследовательского коллектива Корнеллского университета, чем знатно озадачили многих криптоэнтузиастов.

Одной из главных задач людей, стоящих у истоков криптовалют стало создание цифровой системы транзакций, которая максимально защищена от уязвимости классических финансовых систем – подделки данных при подтверждении платежа.

Сегодня записи о всех транзакциях хранятся в блокчейне, где копии данных распределены между всеми участниками, вследствие чего их невозможно изменить, не оказав влияние на все остальные блоки, для чего нужно подтверждение со стороны тысяч и даже миллионов пользователей. Относительно неизменности данных и их безопасности в целом блокчейн полностью защищен от квантовых компьютеров.

Другой стороной монеты является уязвимость личных счетов (кошельков) пользователей, ведь мощности квантового устройства вполне хватит для взлома «кодов» клиентов сети, которые те, в свою очередь, применяют для авторизации платежей.

Когда человек хочет перечислить энную сумму средств, к примеру, в эквиваленте биткоинов, ему необходимо ввести закрытый ключ, привязанный к его персональному счету (адресу). Зачастую он представляет собой 64-значную комбинацию из букв разного регистра и цифр. Если злоумышленник захочет «увести» с чьего-либо кошелька токены, ему нужно вбить ту же комбинацию, что до недавних пор считалось просто невозможным.

В случае, если квантовые компьютеры начнут вытеснять своих «бинарных собратьев», нам стоит всерьез задуматься о том, что сценарий взлома этого 64-значного кода будет становиться все менее призрачным. Ну а если подобное устройство попадет в руки к хакерам (что рано или поздно произойдет), то последствия окажутся плачевными, ведь атака на блокчейн становится возможной.

Страшный сон для большинства криптоэнтузиастов – ситуация, в которой контроль над большей частью хешрейта попадает в руки одной компании или даже конкретному человеку («атака 51%»). Будь у такого человека еще и квантовый компьютер – он без труда сумеет взломать блокчейн и сделать сеть полностью централизованной или же вовсе уничтожить ее. В современном мире жесткой конкуренции попадание подобного механизма в руки к конкурентам является вполне реальной смертью для любой компании, вне зависимости от ее масштабности. И это, не говоря о колоссальных убытках.

Квантовый компьютер: как защитить блокчейн

Естественно, проблема квантовых компьютеров и взлома в основном касается блокчейнов в том виде, в котором они представлены на сегодняшний день. Основными способами предотвратить возможный крах являются:

  • Создание приватных блокчейнов, чья суть напрямую противоречит базовой философии современных криптовалют, поскольку каждому его участнику придется получить разрешение на его использование от создателя или пройти проверку по конкретному протоколу;
  • Усложнение криптографии и улучшение ее устойчивости к квантовым вычислениям (например, задействование одноразовой цифровой подписи Лэмпорта/Винтерница или дерева Меркла);
  • Создание совершенно нового квантового блокчейна, ставшего одной из самых актуальных тем для криптоэнтузиастов за последние несколько лет.

Кто трудится над защитой блокчейна

Уже сегодня некоторые компании в поте лица работают над защитой блокчейн-технологии от квантового компьютера.

Quantum-Resistant Ledger

Блокчейн-проект Quantum-Resistant Ledger

Одной из таких является компания Quantum-Resistant Ledger (QRL), появившаяся в 2016 году. Основной задачей команды стало создание устойчивого к атакам блокчейна. С целью усложнить определение взаимосвязи между публичным и закрытым ключами пользователей они предложили задействовать алгоритм одноразовой подписи Винтерница и расширить его с помощью структуры дерева Меркла (XMSS – eXtended Mergele Signature Scheme).

Другими словами, предлагается использовать ключ, генерируемый каждый раз, когда нужно подписать сообщение. Действуя по схеме «один ключ = одно сообщение» можно значительно повысить безопасность проводимых внутри системы транзакций, чем и занимается компания QRL.

На официальном ресурсе группы QRL можно обнаружить множество промежуточных результатов выполненной работы. К примеру, еще до апреля 2017-го они запустили собственную тестовую блокчейн-сеть, а в мае того же года провели токенсейл внутри сети Ethereum, выпустив ERC20-токен под одноименным названием QRL.

Платформа IOTA

Еще одним удачным примером того, как блокчейн устойчив к квантовым компьютерам является IOTA. По заявлениям ее создателей, монета способна эффективно противостоять «атакам 51%» с задействованием квантовых устройств, благодаря использованию тернарных вычислений вместо бинарных, с которыми на сегодняшний день работают практически все компьютеры.

Но здесь и кроется одна из главных проблем проекта, ведь сейчас IOTA работает на современном оборудовании, базирующемся на бинарных вычислениях. А значит ее код требует намного больше мощностей для хранения всего объема данных. Вследствие этого возникают баги в Curl (хеш-функции IOTA).

Многие криптоэнтузиасты также опасаются сценария, в котором один из узлов блокчейна IOTA создаст транзакцию, вобравшую в себя 51% хешрейта сети, что позволит без труда осуществить «атаку 51%».

ArQit

Команда специалистов ArQit занимается разработкой собственного протокола, взлом блокчейна которого невозможно будет осуществить даже с применением квантовых компьютеров. В центре внимания – экосистема для предпринимателей в виде блокчейна с открытым исходным кодом.

Corda являющаяся основополагающим звеном в работе ArQit была разработана создателями Bitcoin Core и функционально напоминает UTXO (Unspent Transaction Output) – неизрасходованные выходы в сети Bitcoin. В тестнете ArQit пользователям доступны ноды, подтверждающие операции, возможность выставлять счет и система расчетов с постоплатой. Квантовые ноды, представленные командой получат функцию передачи ключей посредством квантового распределения (QKD) полностью заменяющего систему открытых ключей (PKI). С другими блокчейнами данные ноды также будут совместимы, но за определенное вознаграждение. Пересылка квантово-зашифрованной информации, по словам команды, будет происходить с помощью спутников.

Общая эмиссия монет проекта составляет 20 млрд токенов, но Roadmap является более эфемерным, чем у того же Quantum-Resistant Ledger. А вот список партнеров у ArQit внушает доверие многим пользователям. Среди них есть одна из крупнейших оборонных компаний Британии – Qinetiq Group PLC, а с недавних пор и Neo – известный прежде всего, как первый блокчейн-проект с открытым исходным кодом.

Квантовый компьютер не угроза

Долгожданные квантовые решения пока недостаточно «обузданы», чтобы встать в один ряд с массовыми технологиями, как для крупных инвесторов, так и для обычных пользователей.

Атака на блокчейн при помощи квантового компьютера сегодня является чисто теоретической и, по мнению многих криптоэнтузиастов, ее стоит опасаться, но не стоит ждать наверняка. К примеру, пока многие строят теории государственных заговоров с использованием квантовых компьютеров, биткоин-гуру Андреас Антонопулос утверждает, что Агентство национальной безопасности США и другие спецслужбы никогда не станут применять такое «вооружение» против криптовалют и блокчейн-технологии, даже в том случае, если уже располагают им.

В своих суждениях он отталкивается в первую очередь от главного закона безопасности – не использовать мощное секретное оружие, даже если оно у вас есть. А во-вторых, Андреас уверен, что на фоне возможностей взлома кодов от ядерных ракет и военных коммуникаций с помощью квантовых компьютеров, биткоин и ему подобные выглядят как незначительная угроза.

Как работает квантовый Компьютер

© Coin Post, 2017-2019. Все материалы данного сайта являются объектами авторского права. Запрещается копирование, распространение (в том числе, путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете с указанием источника) или любое иное использование информации без предварительного согласия правообладателя.

Сможет ли квантовый компьютер взломать блокчейн? Есть ли угроза для криптовалют?

Квантовый компьютер взломает блокчейн Bitcoin

Уже несколько лет криптосообщество пугают тем, что однажды появятся квантовые компьютеры, которые взломают блокчейн за несколько минут, и крипторынку придет конец. Google считается лидером в гонке за создание квантовых компьютеров.

24 сентября 2019 года американское издание Financial Times заявило, что компания совершила прорыв в квантовых вычислениях, добившись «квантового превосходства» — эксперимента, продемонстрировавшего превосходство квантового компьютера над классическим.

Квантовый компьютер Google сумел выполнить вычисление всего за 3 минуты 20 секунд, что заняло бы у самого мощного суперкомпьютера в мире (Summit от IBM, запущенного в 2018 году, с мощностью 200 квадриллионов операций в секунду) 10 000 лет, а у сервера Google Cloud — 5.7 млрд лет.

Mining-Cryptocurrency.ru разобрался, какие риски несет в себе «квантовое превосходство» Google, насколько компания близка к созданию квантового компьютера и представляет ли он угрозу блокчейн-сетям.

Навигация по материалу:

Гонка за первый квантовый компьютер

Квантовый компьютер — вычислительная система, использующая квантовую механику (явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности) для передачи и обработки информации. Для хранения и обработки информации обычные компьютеры используют двоичные единицы, называемые битами, которые могут представлять одно из двух возможных состояний: 0 или 1.

Квантовые компьютеры используют квантовые биты (кубиты), которые могут быть 0 и 1 одновременно. Это явление называется суперпозицией. Благодаря этому квантовый компьютер может обрабатывать информацию в тысячи и миллионы раз быстрее, чем обычные компьютеры.

Состояние суперпозиции, которое необходимо для выполнения вычислений, трудно достичь и еще сложнее поддерживать. Физики для этого используют лазерные и микроволновые лучи, чтобы поместить кубиты в рабочее состояние, а затем задействуют множество методов, чтобы уберечь их от малейших колебаний температуры, шумов и электромагнитных волн. Главная техническая сложность в декогеренции — при соприкосновении с внешней средой квантовые системы становятся классическими и допускают ошибки.

Полноценных суперкомпьютеров еще нет — пока разработаны лишь экспериментальные системы, работающие по заданным алгоритмам. Современные технологии не позволяют создать квантовый компьютер, который мог бы решать универсальные задачи.

Квантовая вычислительная мощность определяется тем, сколько кубитов компьютер может использовать одновременно. Первые эксперименты в конце 90-х проводили на скромных 2-кубитовых процессорах. C тех пор технология медленно, но постоянно совершенствовалась, наращивая количество кубитов.

Специалисты из компании D-Wave создали 2000-кубитный квантовый компьютер; Google может похвастаться 72-кубитным процессором Bristlecone, а у IBM есть 50-кубитная модель. В гонке за создание квантового компьютера участвуют также Microsoft, Intel и другие крупные технологические компании и стартапы.

Квантовые компьютеры позволили бы сделать возможными химическое и физическое моделирование, симуляцию различных процессов, прогнозирование вероятностей, обработку колоссальных массивов астрономических и любых других данных.

Насколько Google близок к созданию квантового компьютера

Статья с информацией об успехах Google появилась на сайте NASA, но была удалена через несколько часов — скорее всего, публикация еще должна пройти предварительное рассмотрение, а это может занять до нескольких месяцев. Однако копия статьи осталась в кэше. Ни NASA, ни Google пока не дали комментариев по этому поводу. Еще в 2018 годуGoogle заключил соглашение с NASA об использовании суперкомпьютеров агентства для проверки расчетов, выполненных компанией с помощью квантовых компьютеров.

Сама компания охарактеризовала недавнее достижение как «веху на пути к полномасштабным квантовым вычислениям» и заявила, что теперь движение к полноценному квантовому компьютеру будет расти с «двойной экспоненциальной скоростью» — то есть быстрее чем в два раза за каждые два года.

Точных технических деталей о том, как устроен компьютер Google, нет. Известно лишь, что вместо 73-кубитного Bristlecone компания использовала 53-кубитный процессор Sycamore. Компьютер Google показал результаты лишь в конкретном тесте с заданным алгоритмом. Проблема, которую решил компьютер, была подобрана специально для демонстрации превосходства квантового компьютера. Использовать его для универсальных вычислений все еще нельзя.

Квантовый компьютер может взломать приватные ключи

Квантовые компьютеры и вычисления уже давно называют одной из главных угроз для блокчейна. Предполагается, что они могут распутать любые криптографические алгоритмы за считанные минуты и взломать приватные ключи. В этом случае блокчейн потеряет свои главные преимущества — надежность и безопасность — что означало бы гибель большинства криптовалют.

По оценкам экспертов, из-за сложности используемых алгоритмов, чтобы создать угрозу шифрованию, потребовались бы миллионы высококачественных кубитовых устройств. Согласно анализу Лондонского Центра по исследованию и разработке криптовалют, чтобы взломать блокчейн, квантовый компьютер должен содержать от 1500 кубитов (а у квантового компьютера Google всего 53 кубита). На появление таких технологий уйдут долгие годы. Эксперты считают, что квантовые компьютеры смогут взломать блокчейн в диапазоне от 5 до 10 лет.

Самая уязвимая часть блокчейна — алгоритм цифровой подписи с эллиптической кривой (ECDSA), применяемый для авторизации транзакций. Сейчас подобрать такой ключ (например, 64-значную комбинацию из цифр и букв разного регистра) считается практически невозможным. С сегодняшними компьютерами на это ушло бы 650 млн лет. Однако квантовым компьютерам хватит 10 минут, проходящих между транзакцией и ее обработкой в блокчейне, чтобы с помощью алгоритма Шора вычислить по публичному ключу приватный ключ и перенаправить перевод. А вот за майнинг стоит волноваться меньше — он еще долго будет мощнее квантовых компьютеров.

Изменить данные о транзакции (переписать блокчейн) нельзя даже с помощью квантовых компьютеров — для этого нужно подтверждение остальных участников сети. Но с квантовым компьютером, например, с помощью алгоритма Гровера, можно разветвить блокчейн, создав больше половины новых блоков в сети, и сделать новую суть основной.

Надо понимать, что квантовые компьютеры не будут общедоступной технологией. Они довольно дорогие — сейчас коммерческие сборки стоят по $15 млн — и они вряд ли подешевеют в ближайшее время. Покупатели — исследовательские и научные центры. Абы кому устройство не продадут — ему будет сложно попасть в руки мошенников. Доступность их для массового покупателя — пока вообще фантастическая перспектива. Так что единственные, кто сможет использовать квантовые компьютеры для взлома блокчейна, это крупные компании и государство.

Опасность квантовых компьютеров для блокчейна меркнет на фоне угроз, которые они могут нести для остальных систем шифрования. Ведь с их помощью теоретически можно взломать каналы связи, коды ядерных ракет, банковские системы и системы национальной безопасности. Возможно, человечество на пороге гонки квантовых вооружений: Китай потратил $10 млрд на исследовательский центр квантовых компьютеров, США потратили уже сотни миллионов долларов в этой области.

Предупрежден — значит вооружен

Пока атака квантового компьютера на блокчейн — это чисто теоретический вопрос. Но даже и через 10 лет волноваться особо не стоит.

Часть исследователей считает, что опасения по поводу продолжающегося роста квантовых вычислений и его последствий для безопасности блокчейна чрезмерно раздуты. Так, в часто цитируемой статье о том, что квантовые компьютеры смогут взломать блокчейн к 2027 году, есть замечание, что любое теоретическое преимущество, которым обладали квантовые вычисления над блокчейном, отменяется на практике ограничениями существующего аппаратного обеспечения и продолжающейся эволюцией безопасности блокчейна.

Другими словами, технология, которая может успешно скомпрометировать работающий сейчас блокчейн, всегда отстает от него примерно на десять лет — когда она созреет, блокчейн уже разовьется еще на десять лет вперед.

Вот несколько способов того, как блокчейн может подготовиться к приходу квантовых компьютеров:

  • Цифровые подписи можно заменить на что-то более квантово-устойчивое (например, удвоить размер ключа);
  • Блокчейн может перейти на более стойкий алгоритм шифрования (например, на SHA-512 вместо используемого в биткоине SHA-256);
  • Использование постквантовой криптографии, устойчивой к квантовым вычислениям (например, использование одноразовой цифровых подписей Лэмпорта, Винтерница или дерева Меркла);
  • Разработка квантового блокчейна с квантовым распределением ключа.

Скорее всего, квантово-устойчивая криптография появится раньше, чем способные взломать ее квантовые компьютеры. Уже сейчас некоторые проекты работают над технологиями, подготавливающими блокчейн к квантовым вычислениям. Например, в августе 2019 года на рынок вышла устойчивая к квантовым вычислениям криптомонета Praxxis.

Также уже сейчас запущено несколько «квантово-устойчивых» блокчейнов: QAN, QRL, IOTA, ArQit, HyperCash и Starkware. Они работают на разных алгоритмах, основанных на постквантовой криптографии. Основные из них — криптографии, основанные на хэш-функциях, кодах исправления ошибок и решетках. Конечно, ни один из этих методов еще тестировался на устойчивость перед атакой реального квантового компьютера. Поэтому их квантово-устойчивость пока лишь теоретическая.

Квантовые компьютеры пойдут блокчейну на пользу

Опасаться, что квантовые компьютеры вот-вот взломают блокчейн, не стоит. Благодаря сложности шифрования, числу ключей и эволюции блокчейн-технологий криптовалюты выиграли немного времени. Его хватит, чтобы разработать и протестировать решения.

Угроза квантовых компьютеров, скорее всего, окажется не такой серьезной, как считалось. Напротив, она может стать драйвером развития блокчейна и пойти на пользу технологии. Современные блокчейны действительно отомрут, но их место займут новые — гораздо более совершенные.

Пройдут годы, прежде чем получится использовать квантовый компьютер Google для чего-то практического, так как пока это лишь лабораторный эксперимент без реального применения. Неясно, сколько времени потребуется квантовым компьютерам, чтобы стать коммерчески полезными. А взлом шифрования — это еще более отдаленная перспектива.

В краткосрочной перспективе нет реальной угрозы взлома квантовыми компьютерами криптографии блокчейна. К тому времени, когда квантовый компьютер станет достаточно мощным, чтобы поставить под угрозу целостность сегодняшних блокчейнов, системы безопасности перейдут к квантово-устойчивым алгоритмам. Блокчейн как минимум на десятилетие опережает квантовые компьютеры. Блокчейны будут эволюционировать, поэтому маловероятно, что технология квантовых вычислений будет фундаментально угрожать их существованию.

Дата публикации 01.10.2019
Поделитесь этим материалом в социальных сетях и оставьте свое мнение в комментариях ниже.

https://coinpost.ru/p/kvantovyj-kompyuter-i-blokchejn-vozmozhna-li-ataka-na-bitkoin
https://mining-cryptocurrency.ru/smozhet-li-kvantovyj-kompyuter-vzlomat-blokchejn-kriptovalyuty/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *