Može li kvantno računalstvo slomiti Bitcoin?

Dopustite mi da ovaj članak započnem s odricanjem od odgovornosti. Nemam dovoljno velik mozak da bih mogao shvatiti što je kvantno računalstvo.

Rekavši to, jako sam znatiželjan što se tiče njegovog potencijalnog utjecaja na Bitcoin i kao rezultat toga, to je nešto što sam nedavno proveo malo istražujući u svoje slobodno vrijeme. Znate, "iz zabave". Iskreno govoreći, ranije ovog mjeseca proveo sam pola dana u zračnoj luci, pa što sam trebao učiniti da ubijem vrijeme?

Tražite li brze vijesti, vruće savjete i analizu tržišta? Danas se prijavite za bilten Invezz.

Shvatio sam da bih sastavio članak pokušavajući sažeti svoje istraživanje i objasniti što je kvantno računalstvo, kao i njegove implikacije za Bitcoin, jednostavnim riječima, tako da drugi normalni ljudi poput mene – nečudesni znanstvenici, ako želite – mogu shvatiti to. Evo što sam našao.

Što je kvantno računalstvo?

Kvantno računalstvo se brzo razvija tehnologija koji se oslanja na kvantnu mehaniku za rješavanje problema koji su previše napredni za "normalna" računala. Bavi se interakcijom i kretanjem subatomskih čestica, a evoluirao je do mjesta koje većina znanstvenika nije mogla ni zamisliti prije nekoliko godina.

U biti, razmislite o super-moćnim računalima koja su sposobna rješavati iznimno teške matematičke i kriptografske zagonetke mnogoyyyy brže od današnjih klasičnih računala. Savjet hint.

Kakve to veze ima s Bitcoinom?

Bitcoin se temelji na nečemu što se zove asimetrična kriptografija. To znači da radi prema principu koji se naziva "jednosmjerna funkcija". Dva su vitalna aspekta svakog Bitcoin novčanika: privatni ključ i javni ključ. Ako imate privatni ključ, možete jednostavno zaključiti javni ključ. Međutim – a ovo je ključni dio – obrnuto ne vrijedi, pa ako imate nečiji javni ključ, ne možete zaključiti njegov privatni ključ. Dakle, "jednosmjerna funkcija".

Ovo ima smisla. Očito, Bitcoin bi bio beskoristan kad biste mogli izvući nečiji javni ključ (koji je većinom dostupan svima za vidjeti na internetu) i iz toga zaključiti njihov privatni ključ, čime biste dobili pristup njihovom novčaniku. Ne postoji način da to učinite s današnjim računalima jer biste morali proći kroz astronomski broj izračuna da biste otkrili što je privatni ključ.

Zakoračite u kvantna računala. Zamislite kvantno računalo poput mozga Alberta Einsteina i normalno računalo poput mog jadnog mozga. Stvari koje su za mene potpuno neizvodljive su unutar domene mogućnosti gospodina Einsteina. I u ovoj analogiji, Einstein može razbiti privatni ključ.

Mnogi misle da je neizbježno da kvantna računala napreduju do te točke. Gledajući njihov napredak posljednjih godina, bilo bi teško kladiti se protiv toga. Na primjer, u 2019. Google tvrdio je u radu (koji su istraživači željno očekivali) da je razvio posebno napredno kvantno računalo. Ovo računalo bilo je u stanju izvršiti izračun u 200 sekundi za koji bi današnjem najnaprednijem klasičnom računalu, poznatom kao Summit, trebalo otprilike 10,000 godina.

Kod Bitcoina, kako bi poslali bitcoine s jedne adrese na drugu, pošiljatelj mora autorizirati da posjeduje (javnu) adresu na kojoj su sredstva pohranjena. Da bi to učinili, moraju dati digitalni potpis u obliku svog privatnog ključa kako bi dokazali da su sredstva na toj adresi njihova. S kvantnim računalom dovoljne snage, netko tko ima vaš javni ključ mogao bi razbiti kod kako bi dobio vaš privatni ključ, čime bi dobio moć krivotvoriti potpis i počistiti sve vaše bitcoine. Šok i užas! Uskličnik!

Ali pričekajte - to ne znači da će bitcoin novčanici biti provaljeni. Barem ne svi.

Hoće li kvantna računala razbiti Bitcoin?

Bitcoin adrese, za svrhu koju ovdje promatramo, mogu se podijeliti u dvije kategorije. Ovo će zvučati malo složeno na početku, ali strpite se – zapamtite, ni ja ne dolazim iz računalne pozadine, pa ću biti jednostavan i sve to povezati.

Prva od dvije kategorije Bitcoin adresa naziva se "plaćanje na javni ključ" (p2pk). Bio je to tip adrese OG i stoga većina adresa iz tog vremena spada u ovu kategoriju. To uključuje vaše bitcoine, gospodine ili gospođo Nakamoto – ali više o implikacijama Satoshija kasnije.

Ove p2pk adrese su ranjive kada se radi o potencijalnoj budućnosti koja uključuje kvantna računala. Javni ključ se može dobiti izravno s adrese novčanika, a budući da je ovo blockchain, adrese su vidljive svima u svijetu.

Na primjer, to je genesis bitcoin adresa Bitcoina, prva adresa ikada napravljena. Satoshi Nakamoto – gdje god da si, veliki čovječe – dobio je 50 bitcoina kao nagradu za rudarenje još 3. siječnja^rd 2009. Od tada 50 bitcoina nikada nije napustilo adresu. I svatko može zaključiti javni ključ ove adrese.

(Oh, kao zabavna usporedna napomena, kao što možete vidjeti dolje, na ovoj adresi ima 68 bitcoina, unatoč činjenici da je Satoshi zaradio samo 50 bitcoina za rudarenje. To je zato što su ljudi godinama slali bitcoine na adresu kako bi iskazali svoju zahvalnost za ono što je Satoshi učinio).

Satoshi je zapravo rudario više od 22,000 50 bitcoin blokova s ​​novom adresom koja se svaki put generira jer je on ili ona želio ostati što je moguće anonimniji. S 1 bitcoina na svakoj od ovih adresa (opet, nijedna se nije pomaknula – car dijamantne ruke), postoji oko milijun bitcoina za koje se pretpostavlja da pripadaju Satoshiju.

Ali svejedno, vratimo se na stvar. Ovo su očito prve bitcoin adrese i stoga spadaju u p2pk kategoriju. To znači da javno vidljive adrese, na primjer adresa geneze kao što je gore prikazano – 1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa – svi imaju svoje javne ključeve koje može dobiti bilo tko na svijetu.

A kada se kvantno računalo pojavi, moći će probiti privatni ključ ovih adresa iz ovih dostupnih javnih ključeva i počistiti sve bitcoine. Ključni zaključak iz ovog odjeljka je da bi Bitcoin adresa bila kompromitirana od strane kvantnog računala, prvo mora imati dostupan javni ključ.

Jesu li sve adrese podložne probijanju kvantnim računalima?

Srećom, ne spadaju sve adrese u ovu kategoriju. Druga kategorija je novija vrsta adrese koja se naziva "raspršivanje javnog ključa plaćanja" (p2pkh). Za ove adrese javni ključ se ne može dobiti s adrese. Umjesto toga, javni ključ se otkriva svijetu samo kada se izvrši transakcija slanjem sredstava iz tog novčanika.

To znači da su te adrese neprobojne za kvantna računala dok korisnik šalje sredstva iz tog novčanika. Nakon toga, oni su isti kao Satoshijeve p2pk adrese gore – njihovi javni ključevi vidljivi su svijetu i ranjivi su na kvantna računala.

To je razlog zašto čistunci potiču ponovnu upotrebu Bitcoin adresa. Doista, ako je netko siguran koliko god je to moguće, nikada ne bi trebao ponovno koristiti istu adresu – ali mnogi ne slušaju ovaj savjet.

Dakle, koliko Bitcoin adresa mogu provaliti kvantna računala?

Da rezimiramo prethodni odjeljak, dvije su vrste bitcoin adresa ranjive na kvantno računalstvo. Prva su stare p2pk adrese, poput Satoshijeve. Drugi su ponovno korištene p2pkh adrese.

Deloitte objavljen analizu koja procjenjuje broj adresa koje spadaju u ove kategorije. Donji grafikon sažima njihova otkrića.

To pokazuje da su p2pk adrese stare škole dominirale u ranim godinama. Sigurnije p2pkh adrese pojavile su se na mreži 2010. i ubrzo su postale dominantna vrsta adresa. Ključni zaključak je da je broj kovanica sadržanih u p2pk adresama stare škole ostao konstantan na oko 2 milijuna bitcoina (9.5% konačne ponude od 21 milijun bitcoina, od kojih se pretpostavlja da više od polovice pripada Satoshiju ).

Mislim da je pošteno zaključiti gledajući stagnirajućih 2 milijuna kovanica na p2pk adresama (plava linija) da se to može pripisati ranim usvajanjem rudara koji nikada nisu prodali i mnogi su vjerojatno izgubljeni kovanice (opet, polovica od njih su Satoshijevi) .

Više intrige je ponovno korištena p2pkh adresa (ljubičasta linija), druga kategorija ranjiva na kvantna računala. Nakon povećanja između 2010. i 2014., od tada se smanjio i sada iznosi oko 2.5 milijuna kovanica.

To znači da je ukupno između 4 i 4.5 milijuna kovanica (crvena točkasta linija na grafikonu) ranjivo na kvantna računala (2 milijuna s p2pk adresa stare škole i 2.5 milijuna s ponovno korištenih p2pkh adresa). To je preko 20% konačne ponude.

Kako možete smanjiti rizik od krađe bitcoina?

Postoji jedna vrsta adresa koja je sigurna: p2pkh adrese koje nikada nisu korištene za slanje bitcoina negdje drugdje. S druge strane, p2pkh adresa koja je prethodno slala bitcoine negdje drugdje, kao i p2pk adrese (bez obzira jesu li slale bitcoine ili ne) su ranjive.

Dakle, kako biste zaštitili svoje bitcoine, potrebno ih je poslati na novu p2pkh adresu. Ovo je glavni argument protiv prijetnje kvantnog računalstva za Bitcoin. Vjernici kažu da se bitcoini jednostavno mogu prenijeti na nove p2pkh adrese i stoga su neprobojni. Oni su ispravni.

Ali postoji kvaka. Ako ste izgubili privatne ključeve svoje adrese, ne možete pristupiti tim bitcoinima i stoga se ne mogu premjestiti. To znači da će oni biti besplatni izbor za hakere kada kvantna računala dođu na mrežu.

Dok je Deloitteova studija procijenila broj Bitcoin adresa koje bi bile ranjive da kvantna računala danas postanu online (21%), možda je prikladnije pitanje koliko bitcoina uvijek će biti ranjiv na prijetnju kvantnih računala. Jer kakav god taj broj bio, on je ključni koji predstavlja sustavni rizik za Bitcoin mrežu općenito.

Postoji li sistemski rizik za Bitcoin?

Recimo da se Albert Einstein iz 21. stoljeća sutra probudi i odjednom dobije kvantno računalo. Mali Albert Junior skuplja preko 20% ukupne ponude Bitcoina. Što je slijedeće?

Očito će cijena pasti. Kao prvo, ponuda se u biti povećava jer su svi izgubljeni novčići, uključujući 5% za koje se pretpostavlja da pripadaju Satoshiju, sada ponovno u optjecaju. Ali cijena će pasti zbog više od jednostavne prilagodbe na strani ponude.

Svatko može nagađati gdje se cijena spustila, ali moje je da ide blizu nule. Kako uvjeriti ljude da Bitcoin – koji se oduvijek prodaje kao najteži oblik novca koji je ikada postojao – ima jednu veliku začkoljicu?

Argument tada postaje "OK, svi smo mislili da je ovo najteži novac koji je ikada postojao, iako je tehnologija bila manjkava i računala su se razvila do točke u kojoj su je provalila, ali sada obećavamo da je opet sigurna i da je tehnologija više nikad neće provaliti ”.

Koliko će ljudi koristiti Bitcoin u tom scenariju? Možete li predvidjeti bilo koju S&P 500 kompaniju koja ga drži u svojoj bilanci? Ima li ga još zemalja koje ga proglašavaju zakonskim sredstvom plaćanja? Ima li mirovinskih fondova koji ulažu u to? Nije nestalo samo 20% zaliha, cijela bi svirka porasla. Bilo bi gotovo.

Zbog toga se mora dogoditi smanjenje 20% ranjivih bitcoina. Srećom, ne očekuje se da će Albert Einstein mlađi imati svoje super računalo na mreži do sutra.

Zašto se svi jednostavno ne prebace na (neprobojne) nove p2pkh adrese?

Ovo je rješenje. Ali kao što sam rekao, postoje novčanici koji sadrže bitcoine za koje su njihovi korisnici izgubili privatne ključeve, ili su mrtvi, ili iz raznih drugih razloga. Ovi bitcoini se ne mogu premjestiti. Ako je Satoshi mrtav, na primjer, njegovi ili njezini novčići neće biti pomaknuti dok se ne razvije kvantno računalo dovoljne snage.

Ovo je navelo stručnjaka za blockchain tehnologiju Andreasa Antolopoulosa da izjavi sljedeće:

Kada se Satoshijevi novčići pomaknu, znat ćemo kada će kvantno računalstvo postojati

Kada se Satoshijevi novčići pomaknu, znat ćemo kada će kvantno računalstvo postojati

Andreas Antolopoulos

Ali nije sve izgubljeno. Srećom, postoji rješenje za ovaj, nadajmo se, hipotetski, ali u stvarnosti, jedan dan, ne hipotetski problem. To rješenje je doći do plana unutar Bitcoin zajednice kako bi se ljudi prisilili da prebace svoje bitcoine na adrese koje nisu ranjive. Deloitte predlaže da bi takav plan mogao navesti da bi "nakon unaprijed definiranog razdoblja (vremena koje ljudima omogućuje premještanje bitcoina na sigurne adrese), kovanice na nesigurnim adresama postale neupotrebljive (tehnički, to znači da će rudari ignorirati transakcije koje dolaze s tih adresa) ”.

Ovo bi po svoj prilici bilo nevjerojatno zbrkano pitanje koje izaziva podjele. Pokušaj postizanja konsenzusa unutar zajednice bio bi noćna mora i podsjeća me na zloglasno razdoblje građanskog rata unutar Bitcoin zajednice 2017. godine, što je dovelo do "hard forka" i stvaranja Bitcoin Casha.

Je li Bitcoin definitivno siguran ako se prenosi na "neprobojne" adrese?

Hmm. Pa, postoji još jedno pitanje. Nakon što se provede transakcija za slanje sredstava iz novčanika, javni ključ postaje dostupan. To onda znači da kvantno računalo može probiti privatni ključ.

Ali postoji odgoda između vremena kada je transakcija pokrenuta i kada je rudari potvrdili. Bitcoin blokovi rudare se svakih deset minuta, što znači da postoji prozor u kojem je javni ključ dostupan, ali sredstva još nisu prebačena iz novčanika.

Dakle, ako bi napadač mogao dobiti privatni ključ od javnog ključa unutar tog vremenskog razdoblja, a zatim izvršiti vlastitu transakciju pri čemu bi poslao te iste bitcoine koje vi pokušavate poslati, ali na drugu adresu, i platio veću naknadu za rudarenje dobiju prioritet u redu čekanja, bitcoini bi mogli biti ukradeni.

Dakle, ako kvantno računalo ikad dođe do točke u kojoj može probiti privatni ključ u manje od deset minuta – a ovo ovdje sve više ulazi u mitsko područje, trebam upozoriti – tada su sve oklade poništene i teoretski svaka transakcija na mreža bi mogla biti hakirana.  

Ovdje ću se povinovati Deloitteu koji dobro sažima ovo pitanje:

Trenutne znanstvene procjene predviđaju da će kvantnom računalu trebati oko 8 sati za razbijanje RSA ključa, a neki specifični izračuni predviđaju da bi Bitcoin potpis mogao biti hakiran roku 30 minuta

To znači da bi Bitcoin trebao biti, u načelu, otporan na kvantne napade (sve dok ne koristite ponovno adrese). Međutim, kako je polje kvantnih računala još uvijek u povojima, nejasno je koliko će brzo takvo kvantno računalo postati u budućnosti

Ako se kvantno računalo ikada približi granici od 10 minuta za izvođenje privatnog ključa iz svog javnog ključa, tada će Bitcoin blockchain biti inherentno prekinut

Itan Barmes & Bram Bosch, Deloitte

Zaključak

Dokazi pokazuju da je Bitcoin siguran dugi niz godina.

Dokazi također ukazuju na svijet u budućnosti u kojem će postojati kvantna računala, a bitcoin će na kraju biti ranjiv. Čak i u slučaju kada se to dogodi, Bitcoin mreža bi mogla poništiti prijetnju izvođenjem soft forka i migriranjem na mrežu s metodom kvantno sigurne enkripcije.

Problem u tom slučaju (mrzim biti nositelj novih loših vijesti) je da bi to vjerojatno uzrokovalo ozbiljne probleme s skalabilnošću, nešto s čime se mreža već bori.

Da zaključimo ovo, svodi se na to kojim putem ide tehnologija – i s kvantnim računalstvom i s Bitcoinom. Tehnologija se razvija munjevitom brzinom. Primjer je upravo ova rasprava, koja bi prije 20 godina bila besmislena, kako u odnosu na neizbježnost kvantnih računala, tako i u vezi s postojanjem digitalne valute i nečega što se zove "blockchain".

Potrebno je više istraživanja i kontinuiranog razvoja na strani Bitcoina kako bi se osigurala njegova budućnost protiv prijetnje kvantnog računalstva. Zajednica je prešla dug put i Bitcoin se razvija, unatoč tome što mnogi protivnici tvrde, tako da je ovo vrlo moguće.

Svijet u kojem Bitcoin prelazi na postkvantni kriptografski mehanizam nije ništa besmisleniji od svijeta u kojem postoje kvantna računala koja mogu probiti privatne ključeve. Ostaje nam samo da se nadamo da prvi stiže prvi.

Hvala što ste pročitali moj pokušaj pojednostavljenja ovog nevjerojatno složenog i spekulativnog problema, a ako imate bilo kakvih komentara ili povratnih informacija (čak i e-mail mržnje!), slobodno mi se obratite na Twitteru na @DanniiAshmore ili @InvezzPortal