news.bitcoin.com
Fidelity исследует уязвимость Биткойна перед квантовыми вычислениями
Согласно анализу Fidelity Digital Assets, опубликованному 1 сентября, меры защиты закрытых ключей биткоина в конечном итоге могут потребовать замены или дополнения. Криптографически значимые квантовые компьютеры (CRQC) в настоящее время не существуют, но системы с достаточной мощностью могут подорвать математические предположения, обеспечивающие авторизацию транзакций, и подвергнуть средства риску.
Исследовательский отдел Fidelity Digital Assets определил пропускную способность транзакций как основное ограничение для любого будущего обновления системы безопасности Биткойна:
«Минимизация размера ключа для сохранения пропускной способности сети Биткойн по-прежнему остается ключевой задачей, хотя влияние этого фактора может быть менее заметным, учитывая текущее состояние практически пустого мемпула».
Закрытые ключи позволяют владельцам биткоинов авторизовывать транзакции без привлечения посредников. Кошельки используют закрытый ключ для формирования цифровой подписи, которая подтверждает право владения, не раскрывая при этом секретный ключ. Эта взаимосвязь между закрытыми ключами, открытыми ключами и подписями транзакций составляет основу владения биткоинами и их самостоятельного хранения.
Текущие подписи в Биткойне сталкиваются с будущей угрозой
В большинстве стандартных транзакций Биткойна используются алгоритм цифровой подписи на основе эллиптической кривой (ECDS) или подписи Шнорра. Подписи Шнорра стали доступны благодаря Taproot: в предложении по улучшению Биткойна № 340 (BIP 340) были определены подписи Шнорра, а в BIP 341 — установлены правила расходования средств в Taproot. BIP 341 был утверждён в январе 2020 года до активации обновления в 2021 году. Обе схемы основаны на сложности решения задачи дискретного логарифма по эллиптической кривой с помощью классических компьютеров.
Достаточно мощный квантовый компьютер, работающий по алгоритму Шора, мог бы решить эту задачу и вычислить закрытые ключи по соответствующим открытым ключам. Результаты исследований позволили снизить некоторые оценки ресурсов, необходимых для атаки на криптографию на основе эллиптических кривых, что привлекло ещё больше внимания к дискуссии о квантовой безопасности Биткойна, хотя существующие квантовые системы по-прежнему остаются далеко за пределами криптографически значимых мощностей.
SHRINCS сочетает эффективность с возможностью восстановления
Исследователи оценивают квантово-устойчивые системы подписи, основанные на хеш-функциях, а не на криптографии на основе эллиптических кривых. Проект спецификации SHRINCS сочетает в себе компактный путь подписи с сохранением состояния и более обширный резервный вариант без сохранения состояния. Текущая версия проекта предусматривает открытый ключ длиной 48 байт, подписи с сохранением состояния размером от 548 до 4 619 байт и подпись без сохранения состояния размером 5 777 байт.
Путь с сохранением состояния требует, чтобы устройства подписи отслеживали, какие ключи одноразовой подписи уже были использованы. Потеря или повреждение состояния не позволяет кошельку безопасно продолжить работу по этому пути, в то время как резервный вариант SHRINCS основан на алгоритмах из стандарта SLH-DSA Национального института стандартов и технологий, опубликованного 13 августа 2024 года. Бессостоятельная альтернатива сохраняет доступ, но занимает значительно больше места в блоке.
Исследовательский отдел Fidelity Digital Assets описал, как будущее квантово-устойчивое обновление Биткойна могло бы учитывать различные требования к безопасности:
«SHRINCS представляет собой один из возможных путей развития в качестве недавно формализованного BIP. Однако технические ограничения Биткойна и неэффективность, связанная с более крупными квантово-устойчивыми подписями, указывают на то, что будущее решение может напоминать текущее состояние Биткойна».
Более крупные подписи снизят пропускную способность Биткойна
Существующие подписи Биткойна остаются гораздо меньше, чем у ведущих постквантовых альтернатив, что создает прямой компромисс между будущей безопасностью и пропускной способностью сети. Более объемные подписи будут занимать больше места в блоках, повысят стоимость транзакций в периоды перегрузки и ограничат количество переводов, которые майнеры смогут подтвердить. Другие исследования показали, что некоторые системы квантово-безопасных подписей могут привести к резкому увеличению объема транзакционных данных.
Внедрение SHRINCS или другой квантово-устойчивой системы потребует новых правил консенсуса, возможно, посредством обратно-совместимого мягкого форка. Поставщики кошельков, майнеры, операторы узлов, биржи и депозитарии также должны будут поддержать этот переход. В июле компания Fidelity вместе с восемью другими финансовыми и криптовалютными компаниями выделила 15 миллионов долларов на финансирование инициативы по обеспечению безопасности биткоина, которая включает исследования в области квантовой устойчивости.