Нам повезло, что мы живы сегодня. Мы находимся в эпицентре огромного технологического переворота, когда наши изобретения и открытия, движимые социально ориентированными научными исследованиями, проникают во все аспекты нашей жизни. Блокчейн – лишь одна из этих технологий; другие, такие как квантовые вычисления и чистая энергия, достигают равных успехов в стремление к лучшему миру.
Научные открытия часто позволяют проверяя друг друга, в своего рода технологическом выживании сильнейших. Например, когда правила экологически чистой энергии требуют сокращения традиционных производств энергии, блокчейн должен разрабатывать решения для снижения энергопотребления, продолжая при этом создание новых блоков в цепочке. По мере удлинения цепочки блоков электричество и вычислительные ресурсы требуют экспоненциального увеличения..
Угроза квантовых вычислений блокчейну
Квантовые вычисления дают нам необычайную вычислительную мощность, превращая проблемы, которые классическим компьютерам трудно решить, превращают в фарш. Самые насущные проблемы мира, такие как изменение климата, можно преодолеть только с помощью таких машин, как квантовые компьютеры. Тем не менее, как и все новые технологии, он может сделать функции других технологий устаревшими. Эти технологии должны видоизменяться, чтобы выжить и процветать, иначе они останутся на свалке одноразовых чудо-технологий..
С блокчейном этим хищником являются квантовые вычисления. Безопасность блокчейна обеспечивается его улучшенными стандартами шифрования, но мощность квантовых вычислений заставляет экспертов беспокоиться о том, что шифрование, используемое в блокчейне, будет слишком легко преодолено квантовыми вычислениями..
Недавно исследователи из Университета Южного Уэльса построил новую архитектуру, подобные тем, которые используются в современных процессорах для выполнения квантовых вычислений. Это имеет серьезные последствия для обычного человека. Это означает, что та же технология, которая используется для запуска устройств, которые вы используете сегодня, может быть использована для выполнения вычислений квантовых вычислений..
Квантовые вычисления, даже карманные квантовые вычисления, неизбежны. Однако это всегда считалось далекой мечтой – индустрия считала, что появятся коммерческие квантовые вычисления через 10-15 лет. Это открытие исследователей UNSW опровергает это предсказание. Теперь он может появиться намного быстрее, и это может не сулить ничего хорошего для криптографии и блокчейна в целом..
Классический компьютер технически может взломать асимметричное шифрование, подобное монетам. Биткойн использовать, используя грубую силу (перебирая все возможные решения); это займет очень много времени. Квантовые компьютеры работают во много раз быстрее, чем классические компьютеры, и им легче победить асимметричное шифрование..
Это ставит криптовалюту и блокчейн в затруднительное положение. Криптовалюта и блокчейн могут быть вынуждены развиваться, видоизменяться и приобретать новые характеристики, в противном случае столь любимые энтузиасты безопасность и конфиденциальность могут уйти в прошлое..
Однако еще не все потеряно. Разработчики монет смотрят в будущее, возможно, потому, что сама криптовалюта находится только в начальной стадии. Впереди еще долгий путь. криптовалюта становится популярной во всем мире. Разработчики тщательно планируют любые препятствия, которые могут возникнуть, в том числе квантовые вычисления..
Но прежде чем мы поговорим о возможных решениях, которые блокчейн может использовать для защиты от квантовых вычислений, давайте посмотрим, что такое квантовые вычисления. Как и в случае с блокчейнами и криптовалютой, полезно немного узнать о технологии, которая окажет беспрецедентное влияние на нашу жизнь..
Заставить Вселенную работать на нас
Квантовые вычисления – это конечная цель компьютерных исследований. Его превосходит трепет и предположения только в одной другой области исследований – искусственном интеллекте. На протяжении многих лет такие организации, как НАСА, и отраслевые гиганты, такие как Google, вкладывали свои ресурсы в совершенствование этой безумной области физики для повседневного использования..
На данный момент это ограничено высокотехнологичными исследовательскими лабораториями и несколькими избранными организациями, но в какой-то момент таким же был традиционный компьютер, который вы используете сегодня. Смартфон в вашей руке во много раз мощнее космического корабля «Вояджер», который теперь плавает в межзвездном пространстве, и компьютеров, имитирующих ядерную войну во время холодной войны. Когда квантовые вычисления станут более доступными для обычного человека, это лишь вопрос времени..
Сегодняшние компьютеры используют биты. Это значения, которые могут быть либо 0, либо 1. Само по себе это не так много, но когда вы многократно комбинируете эти значения «да» или «нет» с другими значениями «да» или «нет», вы можете прийти с ответами на действительно сложные вопросы (на самом деле вам нужно всего 6 бит, чтобы выяснить, что такое буква – хотя на практике это занимает 8 бит). Это почти все, что вашему компьютеру нужно, чтобы делать все, что он делает сегодня.
Сложный рендеринг CGI? Проверять. Видеоигры? Проверять. Возможны сверхреалистичные симуляции мира? Проверять. Все это можно сделать с помощью битов.
Квантовые вычисления выводят эту идею на совершенно новый уровень. Невероятно, но для этого он использует саму ткань Вселенной. Квантовые компьютеры, которые работают сегодня управлять вселенной и параллельными вселенными делать расчеты.
Квантовые компьютеры работают на кубитах, которые могут находиться в состоянии 0 и 1 одновременно. Мы не будем вдаваться в подробности, но с каждым дополнительным кубитом вычислительная мощность компьютера растет в геометрической прогрессии. Это позволяет квантовому компьютеру выполнять сложные вычисления со скоростью, намного превышающей скорость современных компьютеров, сокращая время на решение сложных математических моделей, моделирования и криптографической безопасности..
Как работает шифрование сегодня
Самым популярным методом криптографии, используемым сегодня, является криптография с открытым ключом. При этом используется пара открытого и закрытого ключей для шифрования и дешифрования сообщений (или данных транзакций в случае блокчейна), чтобы гарантировать, что только проверенные пользователи могут получить доступ к информации..
Источник: Commons.wikimedia.org
Вкратце, ваш открытый ключ используется для доступа к зашифрованному сообщению, а ваш закрытый ключ используется для его расшифровки. Сила закрытого ключа зависит от методов безопасности и секретности закрытого ключа. Блокчейн использует цифровые подписи для дополнительной защиты.
Эта форма криптографии использовалась в течение многих лет, и доказательством ее эффективности является то, что она противостояла десятилетиям попыток ее взломать..
Теоретически квантовые компьютеры могут легко решить методы защиты асимметричной криптографии. Квантовый компьютер просто должен быть достаточно большим, и отрасль делает большие скачки в этом отношении..
Предполагается, что потребуется 4000 кубитов, чтобы сломать самые надежные стандарты шифрования на сегодняшний день. В ноябре 2017 г., IBM объявила что он только что изготовил квантовый компьютер на 50 кубитов. Может показаться, что это далеко от 4000, но помните, что технологии не развиваются линейно. Время между этапами быстро сокращается с течением времени. Прошло 50 лет, прежде чем компьютеры превратились из гигантских военных устройств в предметы домашнего обихода. С тех пор прошло всего 35 с лишним лет, и мы уже находимся на пути к следующей эпохе вычислений..
Подводя итог, можно сказать, что современные стандарты шифрования в блокчейне в настоящее время работают, но квантовые вычисления находятся прямо у них на хвосте. Что это значит для блокчейна и криптовалют?
Могут квантовые компьютеры убить блокчейн?
Если исследования квантовых вычислений продолжатся в нынешнем темпе, то у них не будет проблем с взломом шифрования, используемого блокчейном. Экономическая система криптовалют станет практически бесполезной, поскольку хакеры смогут украсть ваши монеты, совершить мошенничество и контролировать цепочку блоков. Если кто-то может легко украсть ваши биткойны, это не пойдет на пользу репутации Биткойна..
Возможно, вы слышали о термине «51% атака». Это когда майнеры контролируют более 50% сети, что позволяет им удваивать расходы. Проще говоря, это означает, что они могут потратить деньги дважды, удалив транзакции из цепочки блоков..
Квантовые компьютеры могут дать злоумышленникам возможность преодолеть этот 50-процентный порог. Это особое беспокойство по поводу безопасности не является непосредственной проблемой. По прогнозам, квантовые компьютеры смогут это сделать не менее чем через 10 лет. Однако с недавно обнаруженной инженерной архитектурой для квантовых компьютеров этот график может быть сокращен..
Существует гораздо более серьезная проблема, которая, как мы уже упоминали, заключается в легкости, с которой квантовые вычисления могут взломать шифрование с открытым ключом. Ожидается, что квантовые вычисления достигнут этот уровень мощности к 2027 году. Другими словами, если современные стандарты шифрования и, в более широком смысле, безопасность блокчейна, не развивают новые методы безопасности или стандарты шифрования, они будут практически бесполезны..
Хорошая новость заключается в том, что разработчики криптовалют с долгосрочным мышлением на самом деле готовятся к такому повороту событий, и у них есть несколько хитростей в рукаве..
Применение превентивных мер
Криптовалюты используют различные инструменты для борьбы с быстро приближающейся угрозой квантовых компьютеров. Это технологическая эволюция, которая превращается в настоящее шоу.
Одна из таких разработок – это обновленная версия Биткойна под названием qBitcoin. Можно использовать протоколы квантовой криптографии, такие как схема распределения квантовых ключей BB84, для передачи этих qBitcoins между пользователями..
В этом есть ирония: та же самая технология, которую квантовые вычисления используют для угрозы безопасности блокчейна, кубит, используется для защиты блокчейнов. К сожалению, этот метод сопряжен с трудностями. Для передачи этих кубитов потребуется установить квантовую распределительную сеть, что в больших масштабах нецелесообразно с финансовой точки зрения из-за высокой стоимости строительства. Однако со временем он может подешеветь..
Другой предлагаемый метод – это Квантовая устойчивая книга, разработан Доктор Питер Уотерленд. Этот новый метод был разработан с учетом постквантовой криптографии. Он направлен на борьбу с угрозой квантовых вычислений путем внедрения новых цифровых подписей в транзакции, которые делают реестр устойчивым к квантовым вычислениям..
Используя алгоритм Proof-of-Stake, было доказано, что этот метод имеет безопасные псевдослучайные функции на основе хешей, которые иммунизируют от квантового анализа. В отличие от qBitcoins, для работы не требуется дорогая инфраструктура. Он может работать на устройствах с низким энергопотреблением, таких как ноутбуки и Raspberry Pis..
QRL также планирует ввести квантово-безопасный уровень обмена сообщениями. С помощью метода, называемого криптографией на основе решеток, транзакции будут подписаны специальным открытым ключом, который может использоваться пользователями для подключения к защищенной среде связи, через которую могут быть отправлены сообщения. Дополнительные планы включают привязку идентификаторов блокчейна к этим квантово-защищенным адресам, называемым транзакциями XMSS..
Существуют также существующие криптовалюты, которые планируют постквантовая криптография.. ЙОТА, одна из крупнейших монет на рынке, использует Winternitz OTS или Lamport Signatures для защиты своих подписей от квантового анализа. Единственная проблема в том, что каждый адрес можно использовать только один раз..
Проприетарный протокол IOTA, Tangle, как ни странно, на самом деле ускоряет работу сети по мере поступления новых пользователей. Направленный ациклический граф IOTA, отличный от блокчейна, представляет собой новую примечательную разработку в технологии криптовалют. В этой сети отправитель транзакции должен проверить две другие транзакции. Это увлекательный новый протокол, стоит прочитать.
Каковы прогнозы безопасности блокчейна?
К счастью, не слишком тревожный.
Да, квантовые вычисления потенциально могут обернуться катастрофой для криптовалюты, но отрасль уже ополчилась против этой угрозы. Обе технологии еще находятся на ранней стадии жизненного цикла, и это может даже помочь им обоим в целом, если они будут конкурировать бок о бок. Неизбежное появление квантовых компьютеров заставляет экспертов по шифрованию и криптовалютам готовиться к этому, что только улучшает его характеристики и шансы на выживание..
Тогда вам не нужно паниковать. Может случиться так, что квантовые вычисления выиграют, но упреждающие усилия экспертов по криптографии и криптовалюте выглядят многообещающими. По моему личному мнению, не похоже, что квантовые вычисления разрушат рынок. Присущая блокчейну ценность во многих отраслях – это благо, которое нужно брать обеими руками. Трудно представить, чтобы кто-то захотел отпустить это. Кажется вероятным, что в ближайшее время будет открыта или изобретена некоторая защита от квантовых вычислений..
Если у вас есть собственные мысли о квантовых вычислениях, безопасности блокчейнов или монетах, которые решают проблему постквантовой криптографии, сообщите нам об этом в комментариях ниже..