Bitcoin под новой угрозой: смогут ли квантовые компьютеры взломать криптографическую защиту?

Риски, связанные с Bitcoin, обычно касаются цены, регулирования, безопасности бирж или действий крупных инвесторов. Однако в последние месяцы в криптоиндустрии всё чаще обсуждается более технический, но потенциально более серьёзный вопрос: смогут ли квантовые компьютеры взломать современную криптографию?

Как пишет Reuters 8 июля, криптокомпании уже начали обсуждать меры защиты от угрозы со стороны квантовых компьютеров. Речь идёт не о существующих устройствах: современные квантовые компьютеры не способны взломать защиту Bitcoin.

Опасения связаны с тем, что будущие мощные квантовые компьютеры могут ослабить криптографию на эллиптических кривых, на которой основаны современные блокчейны. Reuters характеризует эту угрозу как значимый риск для глобального крипторынка объёмом около $2 трлн.

В чём заключается риск для Bitcoin?

Владелец Bitcoin фактически не «хранит» монеты, а владеет закрытым ключом, который даёт право ими распоряжаться. Открытый ключ математически выводится из закрытого. Для обычных компьютеров восстановить закрытый ключ по открытому практически невозможно. Однако достаточно развитый квантовый компьютер с использованием алгоритма Шора может решить такую задачу.

Особую опасность это представляет для адресов, открытые ключи которых уже раскрыты. В Bitcoin некоторые адреса старого формата изначально содержат открытый ключ. Кроме того, если пользователь многократно использует один и тот же адрес или совершает транзакции, открытый ключ появляется в блокчейне. Поскольку блокчейн является открытым и неизменяемым реестром, такие данные сохраняются навсегда.

По оценкам, приведённым Reuters, около 35% находящихся в обращении биткоинов могут быть уязвимы для квантовой атаки. В других исследованиях этот показатель оценивается вплоть до 50%. В Coinbase Quantum Advisory Council заявили, что около 1,7 млн биткоинов находятся на старых адресах формата P2PK, а с учётом повторного использования адресов примерно 7 млн биткоинов считаются подверженными квантовому риску.

Это не означает, что Bitcoin будет взломан уже завтра.

Пока не существует квантового компьютера, способного осуществить такую атаку. В Coinbase также отметили, что «квантовые компьютеры сегодня не могут взломать криптографию блокчейнов». Проблема заключается во времени: невозможно точно сказать, когда появится такая технология, а обновление криптосетей может занять несколько лет.

В исследовании, опубликованном Google Quantum AI в марте, говорится, что в будущем квантовые компьютеры смогут взламывать криптографию на эллиптических кривых с меньшими ресурсами, чем считалось ранее. По расчётам компании, при определённых условиях такая задача может быть выполнена за несколько минут на квантовом компьютере с менее чем 500 тысячами физических кубитов. Google также напомнила о необходимости перехода на постквантовую криптографию к 2029 году.

Главная проблема — не техника, а управление.

Теоретическим решением квантовой угрозы для Bitcoin является переход на постквантовую криптографию. В 2024 году Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) завершил разработку первых трёх криптографических стандартов, устойчивых к атакам квантовых компьютеров. NIST призывает организации как можно раньше переходить на новые стандарты.

Однако для блокчейнов такая миграция гораздо сложнее, чем обычное обновление программного обеспечения. Постквантовые цифровые подписи обычно имеют больший размер, чем существующие. Это увеличивает объём транзакций, нагрузку на блоки, затраты на хранение данных и требования к пропускной способности сети. По словам экспертов, опрошенных Reuters, особенно в таких сетях, как Bitcoin с ограниченным размером блока, это может ухудшить пользовательский опыт и повысить издержки.

Поскольку Bitcoin является децентрализованной сетью, решение о том, когда и как осуществлять переход, не может быть принято одной компанией или регулятором.

Что делают другие блокчейны?

Ethereum Foundation разрабатывает отдельную дорожную карту по обеспечению постквантовой безопасности. В Ethereum заявили, что намерены подготовить базовую постквантовую инфраструктуру примерно к 2029 году.

По данным Reuters, ни один из двадцати крупнейших блокчейнов пока полностью не внедрил постквантовые алгоритмы цифровой подписи. Это показывает, что подготовка криптоиндустрии всё ещё находится на начальном этапе.

Квантовые компьютеры не представляют немедленной угрозы для Bitcoin. Однако криптография, используемая сегодня в Bitcoin и других блокчейнах, в будущем может оказаться уязвимой перед мощными квантовыми компьютерами. Особенно это касается старых адресов с раскрытыми открытыми ключами и адресов, которые использовались повторно.