Czy komputery kwantowe stanowią zagrożenie dla technologii blockchain?

Obserwując gwałtowne wzrosty i spadki jakie mają miejsce na giełdzie walut cyfrowych oraz nagłówki informacyjnych stron internetowych, bardzo łatwo zapomnieć o  tym, że kryptowaluty nie cieszą się jeszcze zbyt dużą popularnością. Mimo to większość entuzjastów technologii blockchain uważa, że ma ona wielki potencjał i nie zostanie zapomniana jako nieudany twór.

Rozważając zagrożenia jakie stoją w perspektywie średnioterminowej na drodze kryptowalut ludzie koncentrują się głównie na źle tworzonych regulacjach jakimi mogą zostać objęte. Zaszkodziłoby to ich adaptacji na szerszą skalę i spowolniło przebicie się do głównego nurtu. Duża część zalet technologii blockchain wynika z jej bezpieczeństwa. Sieć rozdzielona jest między wiele węzłów (tj. komputerów o dużej mocy obliczeniowej) i żaden pojedynczy użytkownik nie jest w stanie się do niej włamać. Jednak wykorzystanie innej nowoczesnej technologii, takiej jak informatyka kwantowa, może stanowić poważne zagrożenie dla całej sieci opartej na blockchainie.

Liczba firm i naukowców, którzy pracują nad komputerami kwantowymi stale rośnie. Kryptografia jest często omawianym tematem, ponieważ informatyka kwantowa stanowi zagrożenie również dla tradycyjnych form bezpieczeństwa komputerowego. W szczególności tyczy się to kryptografii klucza publicznego, która jest najbardziej rozpowszechniona w komunikacji online i wykorzystywana w blockchainie.

Jak działa standardowe szyfrowanie informacji z wykorzystaniem klucza publicznego?

Kryptografia z kluczem publicznym wykorzystuje parę kluczy do szyfrowania informacji. Klucz publiczny, który można udostępnić każdemu oraz klucz prywatny, który znany powinien być tylko jego właścicielowi. Każdy użytkownik sieci może zaszyfrować wiadomość przy użyciu klucza publicznego danego odbiorcy, ale tylko odbiorca może odszyfrować tą wiadomość korzystając z klucza prywatnego.

Mechanizm kryptografii asymetrycznej

Najlepsze systemy kryptograficzne z kluczem publicznym łączą klucz publiczny i prywatny przy użyciu współczynników liczbowych. Powstają one w skutek pomnożenia przez siebie dwóch niewiarygodnie dużych liczb rozłożonych na części składowe poprzez faktoryzację. Aby określić jaką wartość miał przypisaną klucz prywatny na podstawie klucza publicznego należałoby obliczyć odpowiednio wszystkie współczynniki tych liczb.

Faktoryzacja przykładowej liczby 359,204. Na potrzeby schematu przedstawiono względnie małą liczbę, aby był on czytelny.

Nawet jeśli klasyczny komputer przetestowałby trylion kombinacji na sekundę, rozszyfrowanie zajęłoby 785 milionów razy więcej czasu niż wynosi szacowany czas istnienia wszechświata (14 miliardów lat), ze względu na wielkość tych liczb pierwszych. Jeśli jednak moc przetwarzania miałaby drastycznie wzrosnąć to możliwe byłoby, aby jednostka korzystająca z takiej mocy obliczeniowej wygenerowała klucz prywatny z właściwego klucza publicznego.

Obliczenia przy pomocy komputerów kwantowych

Obliczenia przy pomocy tych komputerów opierają się na fizyce kwantowej i mają większą moc, niż jakakolwiek tradycyjna forma obliczeń. Obliczenia te wykorzystują bity kwantowe czyli tak zwane "qbity", które mogą istnieć w dowolnej super-pozycji w przedziale od 0 do 1. Mogą zatem przetwarzać znacznie więcej informacji niż tylko 0 lub 1, co stanowi granicę klasycznych systemów obliczeniowych.

Porównanie zwykłego bita z bitem kwantowym

Zdolność wykorzystania qbitów sprawia, że komputery kwantowe są o wiele rzędów wielkości szybsze od standardowych. Google już pokazało, że w pewnych specjalistycznych zadaniach komputer kwantowy nad którym pracują może być nawet 100 milionów razy szybszy od normalnego.

Zagrożenia dla technologii blockchain

Chociaż istnieje tylko kilka algorytmów do obliczeń kwantowych, jeden z najbardziej znanych - algorytm Shora pozwala na szybki faktoring dużych liczb pierwszych. Działający komputer kwantowy o dużej mocy mógłby być w stanie sprawnie zaburzyć dzisiejszą kryptografię klucza prywatnego. Nie są one jednak jeszcze dostępne. Jeśli postęp technologiczny będzie tak szybki, jak teraz to kiedyś z pewnością korzystanie z nich stanie się normą. A kiedy to nastąpi sieć bitcoina może być podatna na ataki hakerskie.

Czy można się przed tym zabezpieczyć?

Amerykańskie NSA ogłosiło w 2015 roku, że zmierza w kierunku wdrożenia odpornych na kwanty systemów kryptograficznych. Wiele projektów kryptowalutowych również będzie z czasem wdrażać do swoich sieci mechanizmy, które zagwarantują odporność na komputery kwantowe. Jeśli klucz prywatny jest wygenerowany z klucza publicznego w sposób bardziej skomplikowany niż poprzez faktoryzację współczynników liczb pierwszych, wtedy nawet komputer kwantowy może mieć problem ze złamaniem takiego rodzaju szyfru.

Ważne zapamiętania jest to, że komputery kwantowe zagrażają wszystkim komputerowym systemom bezpieczeństwa, które opierają się na kryptografii klucza publicznego, a nie tylko kryptowalutom. Z czasem ich twórcy będą zmuszeni do wdrożenia mechanizmów, które zapewnią im bezpieczeństwo przed technologią kwantową w innym wypadku staną  się łatwym celem dla hakerów.

Zmiany w kursie bitcoina możesz śledzić w naszym archiwum cenowym lub na poniższym 7-dniowym wykresie.

Bitcoina oraz inne kryptowaluty możesz nabyć w naszym kantorze kantorbitcoin.pl