區塊鏈只是改變我們工作和生活方式的最新技術,但是有一種新技術開始出現,據研究人員說,它看起來會破壞破壞者。該技術是量子計算。最近,計算機科學家在「自然」雜誌上發表的一篇論文甚至表明,區塊鏈可能會被量子計算淘汰。
科學家認為,在十年內,量子計算機將能夠打破區塊鏈的加密代碼。請記住,到2025年,全球國內生產總值的高達10%可能存儲在區塊鏈上,問題的規模變得清晰。
區塊鏈做什麼
區塊鏈是一種用於存儲數據的結構,其中稱為塊的有效事務組形成按時間順序排列,每個塊以加密方式鏈接到前一個塊。雖然它已經與比特幣和加密貨幣廣泛相關,但它也越來越多地用於存儲企業數據。
區塊鏈首先是一個開放和分散的公共(或有時是私人或混合)資料庫。開放意味著任何人都可以無條件地閱讀它,任何人都可以在滿足某些條件後寫入它。沒有可以任意修改數據的管理機構,也不存在資料庫被黑客攻擊或破壞的單點故障。
區塊鏈中的數據可以是開放的或加密的,只有那些人可以閱讀。然而,量子計算可能會改變一切。
量子計算將做什麼
量子計算對區塊鏈技術構成了威脅,因為它改變了橢圓曲線密碼學的基本安全假設,即計算機不能有效地計算大數,加密貨幣量子抗性分類帳的首席策略師Adam Koltun說。
在今天的傳統和傳統區塊鏈中,最常見的公鑰/私鑰配對形式是基於橢圓曲線數字簽名演算法(ECDSA)的形式。ECDSA遵循安全假設,計算機,即使是非常強大的計算機,也無法在人類時間內分解非常大的數字並破壞區塊鏈密鑰。大多數傳統區塊鏈依賴於ECDSA。
在ECDSA公鑰加密系統中,任何人都可以向公鑰發送交易或消息,但只有配對的私鑰的持有者才能訪問已發送到公鑰/地址的內容。它就像一個郵箱 – 任何人都可以通過前插槽插入信件,但是需要(私人)鑰匙打開後面並從中取出任何東西。「區塊鏈的安全性受其加密功能的保證,而且在量子計算面前,業內最常見的區域鏈面臨風險。此外,與集中式系統不同,分散式系統需要所有用戶的主動同意和參與才能實現總地址類型遷移,這是實現量子阻抗所必需的,「他說。
量子計算限制
數字比特幣/以太坊銷售商 Coinbox.dk的創始人兼首席執行官Alexander Leo-Hansen 表示,儘管量子計算確實構成威脅,但它並不是唯一面臨風險的技術。使用區塊鏈的銀行,公司和國家將成為目標,如果它發展到量子計算機可以解開區塊鏈代碼的程度。但是,他說,它不會走得那麼遠。有兩個原因:
1.增強加密:量子計算很快就會成為現實。它可以並且將用於破解當前的RSA標準。但是,如果將量子計算應用於加密,則加密會變得更加嚴格,並且破壞區塊鏈代碼變得更加困難。
2.區塊鏈公司:IBM,谷歌和其他一些技術巨頭是目前開發量子計算的推動者。他們很可能不會讓量子計算用戶破解銀行加密或區塊鏈。「這樣做是違法的,會破壞這些公司。我相信未來每個加密[系統]都將通過量子計算得到改善。區塊鏈日益改善,「他說。
理論威脅超越區塊鏈
標量研究和量子計算研究員的創始人 Gabriel Bianconi表示,在實踐中,量子計算只會構成邊際威脅。公鑰加密是用於加密和身份驗證的常用技術。Internet連接(HTTPS),區塊鏈和許多其他應用程序使用此技術。在大多數情況下,它們的安全性依賴於諸如整數分解之類的硬數學問題,這些問題不能被傳統計算機輕易破解。
理論上,足夠強大的量子計算機能夠有效地解決這些問題。如果發生這種情況,他說,那麼問題遠比比特幣大得多 – 人們將能夠破解現今使用的大多數形式的密碼術。但是,有兩個原因可以解釋為什麼這不是一個直接的問題:
1.量子計算成熟度 – 這種計算仍處於起步階段。到2025年,一個足夠強大的量子計算機不一定可用。
2.量子安全演算法 – 還有其他加密演算法稱為量子安全或後量子演算法,這些演算法無法被量子計算機破解。有些加密貨幣已經在試驗這些技術(例如QTUM)。如果量子計算成為風險,比特幣可能會轉變為類似的演算法。
量子計算的長期威脅
預測未來很難。構建量子計算機極具挑戰性,但解決傳統計算機無法解決的重要問題的潛力正在激勵大公司花費大量時間和資源成為第一個成功構建計算機的人,並且正在迅速取得進展。
DigiCert的行業和標準技術策略師Tim Hollebeek 指出,與傳統計算機不同,量子計算機最擅長解決某些非常專業的問題。然而,對於那些問題,它們遠比傳統計算機好得多。例子包括模擬其他量子力學過程,解決天氣預報或人工智慧的複雜互聯方程,以及非常大的因子分解。
可能會在未來幾年內出現可以解決有趣問題的量子計算機。可以威脅到現代加密演算法的那些可能會更遠,但可能會在7到10年內到達。
最重要的危險是,作為全世界所有現代密碼學基礎的非對稱加密演算法(RSA和ECC)都是對量子計算機的弱防禦。現在有效的量子計算機已經成為現實,加密系統將不得不轉換到新的加密演算法,這些演算法旨在強大對抗量子計算機。「很難過分強調這種轉變的嚴重程度。幾乎所有的加密軟體和硬體都是如此需要在未來十年或二十年內重建和更換,「他說。「這將是一個漫長而複雜的過程,行業專家正在努力為這一重要轉變做好準備。」