如何保護(hù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)免受量子計(jì)算機(jī)的攻擊？

區(qū)塊鏈技術(shù)被廣泛認(rèn)為是過(guò)去十年中最具革命性的技術(shù)進(jìn)步之一。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的不可變和幾乎不可破解的性質(zhì)，激發(fā)了越來(lái)越多的用例來(lái)處理極其敏感的信息——用于處理身份、醫(yī)療和政府?dāng)?shù)據(jù)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)正變得越來(lái)越流行。

事實(shí)上，盡管人們對(duì)加密貨幣的波動(dòng)性提出了種種擔(dān)憂，但區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的安全性卻很少受到質(zhì)疑。畢竟，加密貨幣網(wǎng)絡(luò)上使用的加密技術(shù)是如此強(qiáng)大，以至于它甚至可以利用當(dāng)今世界上最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)來(lái)解密網(wǎng)絡(luò)的任何部分。

然而，技術(shù)正在以指數(shù)速度發(fā)展。不久之后，最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)就會(huì)比目前存在的最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)強(qiáng)大得多。這就是為什么有些人認(rèn)為量子計(jì)算的迅速到來(lái)是對(duì)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全的潛在威脅。

計(jì)算機(jī)部件變得越來(lái)越小。那些曾經(jīng)用設(shè)備填滿整個(gè)房間的機(jī)器現(xiàn)在很容易裝進(jìn)我們的口袋——一些計(jì)算機(jī)部件正在接近原子的尺寸。

對(duì)量子計(jì)算工作方式的徹底解釋需要對(duì)量子物理有一個(gè)很好的理解，所以這里有一個(gè)簡(jiǎn)短的總結(jié)：本質(zhì)上，量子應(yīng)用量子物理的特性來(lái)處理數(shù)據(jù)。在這樣做的過(guò)程中，需要用普通計(jì)算機(jī)幾天或幾周才能解決的問(wèn)題，可以在幾分鐘或幾小時(shí)內(nèi)通過(guò)量子計(jì)算得到解決。

這就是量子計(jì)算對(duì)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的威脅，就像它們目前存在的那樣。

量子計(jì)算當(dāng)然不適合每一個(gè)計(jì)算任務(wù)——某些東西最好留給更傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)。然而，量子計(jì)算的出現(xiàn)可能會(huì)在許多行業(yè)掀起一波創(chuàng)新浪潮——例如，更耐用的電動(dòng)汽車電池，或者改進(jìn)燃料和醫(yī)療技術(shù)的化學(xué)進(jìn)步。

此外，從事量子計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)工作的科學(xué)家估計(jì)，在技術(shù)準(zhǔn)備好實(shí)施任何大規(guī)模的應(yīng)用之前，還需要數(shù)年的時(shí)間。盡管如此，我們比以往任何時(shí)候都更接近，越來(lái)越多的公司正在投資于創(chuàng)建量子計(jì)算系統(tǒng)，以供實(shí)際使用。

顯示加密貨幣所有權(quán)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(zhǎng)串的隨機(jī)字符。

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

量子抗性分類的首席策略師Adam Koltun給Blokt寫(xiě)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(jiàn)的公鑰/私鑰配對(duì)是基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法（ECDSA）。ECDSA有一個(gè)安全假設(shè)，即使是非常強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，也不能在人類的時(shí)間內(nèi)計(jì)算出非常大的數(shù)字?！?/p>

Koltun解釋道：“在這些公鑰加密系統(tǒng)（也稱為非對(duì)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(duì)私鑰的持有者才能訪問(wèn)被發(fā)送到公共密鑰/地址的內(nèi)容?！?/p>

他補(bǔ)充道：“它就像一個(gè)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(kāi)后門，才能把東西拿出來(lái)?！?/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(shuō)，私鑰在數(shù)學(xué)上是從公鑰中派生出來(lái)的。有了足夠的計(jì)算能力，就可以使用公鑰來(lái)計(jì)算私鑰。

即使對(duì)于目前存在的最強(qiáng)大的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，解密公鑰來(lái)發(fā)現(xiàn)其對(duì)應(yīng)的私鑰的過(guò)程也需要數(shù)年時(shí)間。然而，這并不是量子計(jì)算的情況——因?yàn)榧用茇泿佩X包并不是網(wǎng)絡(luò)中唯一存在風(fēng)險(xiǎn)的加密部分。

澳大利亞創(chuàng)新競(jìng)賽電視節(jié)目《澳大利亞創(chuàng)業(yè)公司》的評(píng)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(shù)，最終的“量子霸權(quán)”，意味著所有這些加密，以及幾乎所有網(wǎng)絡(luò)上的所有人使用的加密技術(shù)都將是脆弱的。

換句話說(shuō)，用于保護(hù)電子郵件、保護(hù)賬戶和保護(hù)隱私的網(wǎng)站可能面臨被黑客攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。

所有這些都回避了一個(gè)問(wèn)題——我們能做些什么來(lái)防止這種對(duì)加密錢包的大規(guī)模黑客攻擊？

Pesce解釋說(shuō)：“量子計(jì)算將意味著我們所使用的所有加密和安全標(biāo)準(zhǔn)將需要大規(guī)模升級(jí)——這將對(duì)區(qū)塊鏈產(chǎn)生影響，這將意味著我們需要用新的、量子計(jì)算的加密技術(shù)來(lái)“重置”現(xiàn)有的區(qū)塊鏈。

這種“大規(guī)模升級(jí)”會(huì)是什么樣子？它可能會(huì)走一些不同的路線。

麻省理工學(xué)院的技術(shù)評(píng)論在今年早些時(shí)候的一份報(bào)告中說(shuō)，“量子計(jì)算機(jī)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(gè)更“根本”的解決方案是由Rajan和Visser在惠靈頓維多利亞大學(xué)提出的，目的是將區(qū)塊鏈作為“量子現(xiàn)象”從一開(kāi)始就建立起來(lái)。

Rajan和Visser的量子區(qū)塊鏈將依賴于纏結(jié)的原理。這是量子力學(xué)中許多地方的一個(gè)奇怪的，酷的，科學(xué)的轉(zhuǎn)折。當(dāng)兩個(gè)粒子糾纏在一起時(shí)，它們本質(zhì)上是相同的——例如，當(dāng)一個(gè)粒子在宇宙的一個(gè)位置旋轉(zhuǎn)時(shí)，與它糾纏在一起的粒子也會(huì)旋轉(zhuǎn)，盡管它們可能在宇宙的另一端。

時(shí)間糾纏是當(dāng)粒子隨時(shí)間糾纏時(shí)所發(fā)生的。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，在不同時(shí)間點(diǎn)存在的糾纏粒子會(huì)在它們存在的時(shí)刻相互影響：例如，旋轉(zhuǎn)一個(gè)存在于現(xiàn)在的粒子可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)去存在的糾纏粒子也會(huì)旋轉(zhuǎn)。

基本上，Rajan和Visser想要利用暫時(shí)糾纏的粒子來(lái)形成一個(gè)區(qū)塊鏈。交易數(shù)據(jù)將被編碼在一個(gè)量子粒子上。

麻省理工學(xué)院的技術(shù)評(píng)論員解釋道：“當(dāng)有更多的數(shù)據(jù)可用時(shí)，這與量子操作中的第一個(gè)粒子的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，使其與第二個(gè)粒子相結(jié)合。前者被丟棄，第一塊事務(wù)的記錄與第二個(gè)區(qū)塊相結(jié)合。來(lái)自第三塊的數(shù)據(jù)可以以同樣的方式添加，從而創(chuàng)建一個(gè)鏈?！?/p>

即使對(duì)于量子計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，黑客攻擊任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的任何方面都是不可能的——因?yàn)榉诸愘~存在于時(shí)間里，而不是空間，任何試圖篡改它的人都會(huì)立即使其失效。此外，篡改過(guò)去的區(qū)塊也是不可能的，因?yàn)樗鼈儗⒉粡?fù)存在。

還有許多其他的解決方案被提議用來(lái)保護(hù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)免受量子計(jì)算機(jī)的攻擊。

例如，Koltun解釋說(shuō)，量子抗性分類帳使用的是“以前經(jīng)過(guò)審查的、可驗(yàn)證的安全擴(kuò)展Merkle簽名方案（XMSS），以確保從它的起源塊中，就對(duì)量子計(jì)算攻擊有抵抗力?！?/p>

數(shù)字儲(chǔ)備和IOTA網(wǎng)絡(luò)也致力于開(kāi)發(fā)針對(duì)量子計(jì)算機(jī)的防護(hù)措施。然而，如果不能及時(shí)開(kāi)發(fā)出適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缈赡軙?huì)帶來(lái)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(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)之前，它們不遷移所有現(xiàn)有地址，那么當(dāng)前區(qū)塊鏈的大部分實(shí)現(xiàn)將會(huì)被削弱?！?/p>

現(xiàn)在，要實(shí)現(xiàn)這樣的成”可能要數(shù)年之后，似乎沒(méi)有什么可擔(dān)心的。然而，量子計(jì)算的出現(xiàn)是不可避免的。因此，必須找到一個(gè)可行的解決方案。這只是遲早的問(wèn)題——希望不要太遲。