如何保護區(qū)塊鏈網絡免受量子計算機的攻擊？

區(qū)塊鏈技術被廣泛認為是過去十年中最具革命性的技術進步之一。區(qū)塊鏈網絡的不可變和幾乎不可破解的性質，激發(fā)了越來越多的用例來處理極其敏感的信息——用于處理身份、醫(yī)療和政府數據的區(qū)塊鏈網絡正變得越來越流行。

事實上，盡管人們對加密貨幣的波動性提出了種種擔憂，但區(qū)塊鏈網絡的安全性卻很少受到質疑。畢竟，加密貨幣網絡上使用的加密技術是如此強大，以至于它甚至可以利用當今世界上最強大的計算機來解密網絡的任何部分。

然而，技術正在以指數速度發(fā)展。不久之后，最強大的計算機就會比目前存在的最先進的計算機強大得多。這就是為什么有些人認為量子計算的迅速到來是對區(qū)塊鏈網絡安全的潛在威脅。

計算機部件變得越來越小。那些曾經用設備填滿整個房間的機器現(xiàn)在很容易裝進我們的口袋——一些計算機部件正在接近原子的尺寸。

對量子計算工作方式的徹底解釋需要對量子物理有一個很好的理解，所以這里有一個簡短的總結：本質上，量子應用量子物理的特性來處理數據。在這樣做的過程中，需要用普通計算機幾天或幾周才能解決的問題，可以在幾分鐘或幾小時內通過量子計算得到解決。

這就是量子計算對區(qū)塊鏈網絡的威脅，就像它們目前存在的那樣。

量子計算當然不適合每一個計算任務——某些東西最好留給更傳統(tǒng)的計算機。然而，量子計算的出現(xiàn)可能會在許多行業(yè)掀起一波創(chuàng)新浪潮——例如，更耐用的電動汽車電池，或者改進燃料和醫(yī)療技術的化學進步。

此外，從事量子計算機開發(fā)工作的科學家估計，在技術準備好實施任何大規(guī)模的應用之前，還需要數年的時間。盡管如此，我們比以往任何時候都更接近，越來越多的公司正在投資于創(chuàng)建量子計算系統(tǒng)，以供實際使用。

顯示加密貨幣所有權的信息被稱為“密鑰”?！坝袃煞N類型的鑰匙：私人的和公共的。它們都是長串的隨機字符。

公鑰是用來接收加密貨幣的——就像在，如果我要給你發(fā)送一個比特幣，我就會把它發(fā)送到你的加密貨幣錢包的公鑰。私鑰是用來發(fā)送加密貨幣的——如果我沒有我代幣的私鑰，我就無法控制代幣。

量子抗性分類的首席策略師Adam Koltun給Blokt寫了一篇文章：

“在今天的傳統(tǒng)和傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈中，最常見的公鑰/私鑰配對是基于橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA）。ECDSA有一個安全假設，即使是非常強大的計算機，也不能在人類的時間內計算出非常大的數字。”

Koltun解釋道：“在這些公鑰加密系統(tǒng)（也稱為非對稱密鑰加密方案）中，任何人都可以將交易或消息發(fā)送到公鑰，但只有成對私鑰的持有者才能訪問被發(fā)送到公共密鑰/地址的內容?！?/p>

他補充道：“它就像一個郵箱——任何人都可以把字母插到前面的槽里，但你需要（私）鑰匙打開后門，才能把東西拿出來?！?/p>

公鑰和私鑰之間的聯(lián)系——以及它為什么重要

這兩種密鑰是加密的：私鑰是公鑰的加密版本。換句話說，私鑰在數學上是從公鑰中派生出來的。有了足夠的計算能力，就可以使用公鑰來計算私鑰。

即使對于目前存在的最強大的傳統(tǒng)計算機來說，解密公鑰來發(fā)現(xiàn)其對應的私鑰的過程也需要數年時間。然而，這并不是量子計算的情況——因為加密貨幣錢包并不是網絡中唯一存在風險的加密部分。

澳大利亞創(chuàng)新競賽電視節(jié)目《澳大利亞創(chuàng)業(yè)公司》的評委馬克?佩西告訴Blokt：“如果我們繼續(xù)使用我們目前使用的加密技術，最終的“量子霸權”，意味著所有這些加密，以及幾乎所有網絡上的所有人使用的加密技術都將是脆弱的。

換句話說，用于保護電子郵件、保護賬戶和保護隱私的網站可能面臨被黑客攻擊的風險。

所有這些都回避了一個問題——我們能做些什么來防止這種對加密錢包的大規(guī)模黑客攻擊？

Pesce解釋說：“量子計算將意味著我們所使用的所有加密和安全標準將需要大規(guī)模升級——這將對區(qū)塊鏈產生影響，這將意味著我們需要用新的、量子計算的加密技術來“重置”現(xiàn)有的區(qū)塊鏈。

這種“大規(guī)模升級”會是什么樣子？它可能會走一些不同的路線。

麻省理工學院的技術評論在今年早些時候的一份報告中說，“量子計算機不能破壞量子密碼。因此，在現(xiàn)有的區(qū)塊鏈中加入量子密碼，可以防止大規(guī)模的黑客攻擊發(fā)生。

另一個更“根本”的解決方案是由Rajan和Visser在惠靈頓維多利亞大學提出的，目的是將區(qū)塊鏈作為“量子現(xiàn)象”從一開始就建立起來。

Rajan和Visser的量子區(qū)塊鏈將依賴于纏結的原理。這是量子力學中許多地方的一個奇怪的，酷的，科學的轉折。當兩個粒子糾纏在一起時，它們本質上是相同的——例如，當一個粒子在宇宙的一個位置旋轉時，與它糾纏在一起的粒子也會旋轉，盡管它們可能在宇宙的另一端。

時間糾纏是當粒子隨時間糾纏時所發(fā)生的。當這種情況發(fā)生時，在不同時間點存在的糾纏粒子會在它們存在的時刻相互影響：例如，旋轉一個存在于現(xiàn)在的粒子可能會導致過去存在的糾纏粒子也會旋轉。

基本上，Rajan和Visser想要利用暫時糾纏的粒子來形成一個區(qū)塊鏈。交易數據將被編碼在一個量子粒子上。

麻省理工學院的技術評論員解釋道：“當有更多的數據可用時，這與量子操作中的第一個粒子的數據結合在一起，使其與第二個粒子相結合。前者被丟棄，第一塊事務的記錄與第二個區(qū)塊相結合。來自第三塊的數據可以以同樣的方式添加，從而創(chuàng)建一個鏈?！?/p>

即使對于量子計算機來說，黑客攻擊任何一個網絡的任何方面都是不可能的——因為分類賬存在于時間里，而不是空間，任何試圖篡改它的人都會立即使其失效。此外，篡改過去的區(qū)塊也是不可能的，因為它們將不復存在。

還有許多其他的解決方案被提議用來保護區(qū)塊鏈網絡免受量子計算機的攻擊。

例如，Koltun解釋說，量子抗性分類帳使用的是“以前經過審查的、可驗證的安全擴展Merkle簽名方案（XMSS），以確保從它的起源塊中，就對量子計算攻擊有抵抗力?！?/p>

數字儲備和IOTA網絡也致力于開發(fā)針對量子計算機的防護措施。然而，如果不能及時開發(fā)出適當的保護措施，區(qū)塊鏈世界可能會帶來令人不快的意外。

Digital Reserve 創(chuàng)始人Jomari Peterson告訴Blokt：“如果在可行的量子計算機實現(xiàn)之前，它們不遷移所有現(xiàn)有地址，那么當前區(qū)塊鏈的大部分實現(xiàn)將會被削弱?！?/p>

現(xiàn)在，要實現(xiàn)這樣的成”可能要數年之后，似乎沒有什么可擔心的。然而，量子計算的出現(xiàn)是不可避免的。因此，必須找到一個可行的解決方案。這只是遲早的問題——希望不要太遲。