A Fidelity arra figyelmeztet, hogy a bitcoin privát kulcsait a jövőben kvantumkockázat fenyegeti

A Fidelity vizsgálja a Bitcoin kvantummal szembeni sebezhetőségét

A szeptember 1-jén közzétett Fidelity Digital Assets elemzés szerint a bitcoin privát kulcsainak védelmét idővel esetleg ki kell cserélni vagy kiegészíteni. Jelenleg még nem léteznek kriptográfiailag releváns kvantumszámítógépek (CRQC-k), de a kellő teljesítményű rendszerek alááshatják a tranzakciók engedélyezését biztosító matematikai feltételezéseket, és veszélybe sodorhatják a pénzeszközöket.

A Fidelity Digital Assets Research a tranzakciós átviteli sebességet azonosította a jövőbeli Bitcoin-biztonsági frissítések központi korlátjaként:

„A kulcsméret minimalizálása a Bitcoin tranzakciós átviteli sebességének megőrzése érdekében továbbra is kulcsfontosságú kérdés, bár a hatás a jelenlegi, szinte üres mempool állapotát figyelembe véve kevésbé lehet szembetűnő.”

A titkos kulcsok lehetővé teszik a bitcoin-tulajdonosok számára, hogy közvetítő nélkül engedélyezzék a tranzakciókat. A pénztárcák a titkos kulcsot használják egy digitális aláírás létrehozásához, amely igazolja az irányítást anélkül, hogy a titkos kulcsot felfednék. A titkos kulcsok, a nyilvános kulcsok és a tranzakciós aláírások közötti ez a kapcsolat képezi a bitcoin-tulajdonjog és az önkezelés alapját.

A Bitcoin jelenlegi aláírásai jövőbeli fenyegetéssel szembesülnek

A legtöbb szabványos Bitcoin-tranzakció az elliptikus görbe alapú digitális aláírási algoritmust (ECDS) vagy a Schnorr-aláírásokat használja. A Schnorr-aláírások a Taproot révén váltak elérhetővé: a Bitcoin Improvement Proposal 340 (BIP 340) határozta meg a Schnorr-aláírásokat, míg a BIP 341 állapította meg a Taproot kiadási szabályait. A BIP 341-et 2020 januárjában fogadták el, még mielőtt a frissítés 2021-ben életbe lépett volna. Mindkét rendszer azon alapul, hogy klasszikus számítógépekkel nehéz megoldani az elliptikus görbe diszkrét logaritmus-problémáját.

Egy Shor-algoritmust futtató, kellően nagy teljesítményű kvantumszámítógép megoldhatná ezt a problémát, és a megfelelő nyilvános kulcsokból levezethetné a titkos kulcsokat. A kutatások csökkentették az elliptikus görbe kriptográfia támadásához szükséges erőforrásokra vonatkozó egyes becsléseket, ami még nagyobb figyelmet irányított a Bitcoin kvantum-biztonságával kapcsolatos vitára, bár a jelenlegi kvantumrendszerek még messze elmaradnak a kriptográfiai szempontból releváns kapacitástól.

A SHRINCS ötvözi a hatékonyságot a helyreállítási útvonal biztosításával

A kutatók olyan kvantumálló aláírási rendszereket értékelnek, amelyek az elliptikus görbe kriptográfia helyett hash-függvényekre támaszkodnak. A SHRINCS specifikációtervezete egy kompakt, állapotfüggő aláírási útvonalat ötvöz egy nagyobb, állapotmentes tartalék megoldással. Jelenlegi kialakítása 48 bájtos nyilvános kulcsot, 548 és 4 619 bájt közötti állapotfüggő aláírásokat, valamint egy 5 777 bájtos állapotmentes aláírást ír elő.

Az állapotfüggő útvonal megköveteli, hogy az aláíró eszközök nyomon kövessék, mely egyszeri aláírási kulcsokat használták már fel. Az állapot elvesztése vagy sérülése megakadályozza, hogy a pénztárca biztonságosan folytassa az utat, míg a SHRINCS tartalék megoldása a Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet (NIST) 2024. augusztus 13-án közzétett SLH-DSA szabványának algoritmusaira épül. Az állapotmentes alternatíva megőrzi a hozzáférést, de lényegesen több blokkterületet foglal el.

A Fidelity Digital Assets Research leírta, hogy egy jövőbeli kvantumálló Bitcoin-frissítés hogyan tudna megfelelni a különböző biztonsági követelményeknek:

„A SHRINCS egy nemrég hivatalossá vált BIP-ként egy lehetséges előrelépést jelent. A Bitcoin technikai korlátai és a nagyobb kvantumálló aláírásokkal járó hatékonysági problémák azonban arra utalnak, hogy egy jövőbeli megoldás inkább a Bitcoin jelenlegi állapotához fog hasonlítani.”

A nagyobb aláírások csökkentenék a Bitcoin kapacitását

A Bitcoin jelenlegi aláírásai messze kisebbek maradnak, mint a vezető posztkvantum alternatíváké, ami közvetlen kompromisszumot teremt a jövőbeli biztonság és a hálózati kapacitás között. A nagyobb aláírások több blokkterületet foglalnának el, torlódások idején megnövelnék a tranzakciós költségeket, és korlátoznák, hogy a bányászok hány átutalást tudnak megerősíteni. Más értékelések szerint egyes kvantumbiztos aláírási rendszerek jelentősen megnövelhetik a tranzakciós adatok mennyiségét.

A SHRINCS vagy egy másik kvantumálló rendszer bevezetése új konszenzus-szabályokat igényelne, esetleg egy visszafelé kompatibilis soft fork révén. A pénztárca-szolgáltatóknak, bányászoknak, csomópont-üzemeltetőknek, tőzsdéknek és letétkezelőknek szintén támogatniuk kellene az átállást. A Fidelity júliusban nyolc másik pénzügyi és kriptovaluta-vállalattal közösen 15 millió dolláros Bitcoin-biztonsági kezdeményezést finanszírozott, amely magában foglalja a kvantumállóságra irányuló kutatást is.