Predstava kvantnega računalnika, ki bi v kratkem času lahko prelomil zaščito kriptovalutne denarnice in dostopal do njene vsebine, se morda sliši kot znanstvena fantastika. Razvoj kvantnih računalnikov pa napreduje tako hitro, da se na podoben scenarij začenjajo pripravljati tehnološka podjetja, vlade in same verižne mreže blokov. Ethereum je zdaj določil konkreten rok – do konca leta 2029 želi, da bo njegova osnovna infrastruktura pripravljena na svet, v katerem trenutna kriptografska zaščita morda ne bo več zadostovala.
Vsebina članka:
Ethereum si je določil rok: december 2029
Ethereum Foundation je začetkom septembra objavila posodobljene prioritete nadaljnjega razvoja omrežja. Eden najvidnejših zavez je načrt doseči kvantno odpornost Ethereuma na ravni transakcij, konsenza in podatkov do decembra 2029.
To ne pomeni, da razvijalci pričakujejo, da bo 1. januarja 2030 nekdo vklopil kvantni računalnik in začel prazniti kriptovalutne denarnice. Ethereum Foundation nasprotno dopušča, da večina verodostojnih ocen premika tako imenovan Q-dan – trenutek, ko bodo kvantni računalniki sposobni realno prelomiti danes uporabljeno kriptografijo – dlje v prihodnost.
Omrežje pa se je odločilo delati z zelo konservativnim scenarijem in načrtovati, kot da bi Q-dan lahko prišel že okoli leta 2030. Razlog je preprost – zamenjava kriptografskih temeljev globalnega omrežja verige blokov ni nekaj, kar bi bilo mogoče izvesti v nekaj tednih.
Podobno postopa na primer Google, ki si je prav tako določil leto 2029 kot pomemben rok za migracijo sistemov na postkvantno kriptografijo.
Ne spreglejte: Top 10 kriptovalut pod 1 dolar
Zakaj so kriptovalute sploh ranljive pred kvantnimi računalniki?
Kriptovalute temeljijo na kriptografiji. Ta med drugim zagotavlja, da lahko s sredstvi v denarnici razpolaga samo oseba, ki ima ustrezen zasebni ključ.
Zelo poenostavljeno lahko celoten sistem primerjamo s trezorjem. Javni naslov verige blokov pove, kje se trezor nahaja, medtem ko zasebni ključ predstavlja kombinacijo, potrebno za njegovo odpiranje.
Pri klasičnih računalnikih je matematični problem, na katerem temelji zaščita, praktično neobvladljiv. Teoretično bi bilo mogoče zasebni ključ izračunati, v praksi pa bi to ob trenutnih računskih zmožnostih trajalo neupotrebno dolgo.
Kvantni računalniki delujejo drugače. Za kriptografijo je pomemben predvsem Shorov algoritem, ki bi dovolj zmogljivemu kvantnemu računalniku omogočil reševati nekatere matematične probleme dramatično učinkoviteje kot današnji stroji.
Prav ti problemi pa tvorijo osnovo zaščite velikega dela trenutnega interneta in kriptovalut.
Ethereum na primer uporablja algoritem ECDSA, ki temelji na kriptografiji eliptičnih krivulj za podpisovanje transakcij. Druge kvantno ranljive kriptografske tehnologije uporablja tudi pri delovanju validatorjev, delu s podatki ali nekaterih vrstah dokazov z ničelnim znanjem.
Raziskovalci so letos bistveno znižali oceno potrebne moči
Nujnost teme je povečala raziskava, objavljena letos spomladi s strani strokovnjakov iz Google Quantum AI in drugih institucij. Ti so se osredotočili na vprašanje, kako zmogljiv bi moral biti kvantni računalnik, da bi zmogel prelomiti 256-bitno kriptografijo eliptičnih krivulj, ki jo med drugim uporabljajo kriptovalute.
Glede na raziskavo, ki jo je objavil Google, bi ena od variant napada lahko zahtevala manj kot 1.200 logičnih kubitov in približno 90 milijonov tako imenovanih Toffoli operacij. Gre za bistveno nižje zahteve, kot so nakazovale nekatere starejše ocene.
To pa ne pomeni, da bi bilo mogoče podoben napad izvesti danes. Logični kubit namreč ni isto kot fizični kubit, o katerem se običajno govori pri predstavljanju trenutnih kvantnih računalnikov. Kvantni sistemi so zelo nagnjeni k napakam in ustvarjanje zanesljivega logičnega kubita zahteva kompleksno popravljanje napak in večjo količino fizične strojne opreme.
Med današnjimi eksperimentalnimi kvantnimi računalniki in strojem, sposobnim sistematično napadati kriptografijo, zato še vedno obstaja znatna tehnološka prepast.
Razvoj pa kaže, zakaj varnostni strokovnjaki ne želijo čakati, da bo tak stroj dejansko obstajal.
Kaj bi se zgodilo, če bi nekdo dejansko prelomil kvantno zaščito?
Za lastnike kriptovalut bi najbolj nevaren scenarij bila možnost izpeljave zasebnega ključa iz javno dostopnih informacij.
Če bi napadalec pridobil zasebni ključ do denarnice, ga veriga blokov praktično ne bi zmogla razlikovati od njenega dejanskega lastnika. Lahko bi ustvaril veljavno transakcijo in prenesel sredstva drugam.
Veriga blokov bi pri tem tehnično delovala točno tako, kot mora. Problem ne bi bil v tem, da bi nekdo “vdrl v Ethereum”, ampak v tem, da ne bi več veljala matematična predpostavka, na kateri temelji preverjanje lastništva kriptovalut.
Zanimiv detajl se nanaša na denarnice, ki nikoli niso poslale nobene transakcije. Pri običajnih računih Ethereuma se ob pošiljanju transakcije razkrije informacija, ki omogoča rekonstrukcijo javnega ključa. Če je denarnica samo prejemala ETH in nikoli ni podpisala nobene transakcije, je na verigi blokov vidna samo naslov, izpeljan iz javnega ključa, kar ji zagotavlja dodatno plast zaščite. Kljub temu pa Ethereum računa s tem, da bi morale v prihodnosti na nov način zaščite preiti vse račune.
Preberite tudi: Anycoin recenzija
Ali bi morali vlagatelji biti zaskrbljeni za svoj ETH?
Trenutno ne. Ethereum v svojih materialih izrecno navaja, da noben današnji kvantni računalnik ne more razbiti kriptografije Ethereuma. Uporabniki zato zdaj ne potrebujejo prenašati ETH, spreminjati denarnice ali izvajati drugih izrednih ukrepov. Veliko pomembneje je, da se prehod začne še pred samim nastankom nevarnosti.
Ethereum je januarja letos ustvaril specializirano ekipo, osredotočeno na postkvantno varnost. Razvijalci že testirajo nove kriptografske mehanizme in rednih testov se udeležuje več kot deset ekip, ki razvijajo Ethereum klienta. Cilj ni enkrat med eno samo nadgradnjo zavreči trenutne kriptografije in jo nadomestiti z novo. Transformacija naj bi potekala postopoma.
Denarnice bodo morale dobiti nove „ključavnice”
Eden najpomembnejših problemov je način podpisovanja transakcij. Ethereum zato dela s konceptom, ki bi posameznim računom omogočil uporabo različnih načinov preverjanja podpisov. V praksi bi to pomenilo, da bodo lahko uporabniki v prihodnosti prešli iz trenutne kvantno ranljive tehnologije na nov postkvantni podpis, ne da bi moralo celotno omrežje spremeniti sistem v istem trenutku.
S tem je povezan tudi predlog EIP-8141 in širši koncept nativne account abstraction, ki ga Ethereum omenja med možnostmi nadaljnjega krepitve varnosti protokola.
Za povprečnega lastnika kriptovalut bi morala biti končna sprememba bistveno manj dramatična, kot se sliši njeno tehnično ozadje. Ethereum predvideva, da ko bo prehod resnično potreben, bodo uporabnike skozi migracijo peljale same kriptovalutne denarnice. Namesto ročnega preučevanja postkvantne kriptografije bi lahko bil rezultat na primer opozorilo v aplikaciji in prenos računa na nov varnostni standard.
Problem se ne nanaša samo na Ethereum
Kvantna grožnja zagotovo ni specifičen problem druge največje kriptovalute. Eliptične krivulje uporablja tudi Bitcoin in podobna kriptografska načela uporablja velik del digitalne ekonomije. Potencialni nastanek kriptografsko relevantnega kvantnega računalnika zato ne bi bil „problem kriptovalut”, ampak ključni dogodek za varnost celotnega interneta, finančnih institucij, vladnih sistemov in digitalnih podpisov.
Zato na novih standardih delajo že več let tudi državne institucije. Ameriški National Institute of Standards and Technology (NIST) je avgusta 2024 dokončal prve tri glavne standarde postkvantne kriptografije. Gre za algoritme, zasnovane tako, da se upirajo tako običajnim kot prihodnjim kvantnim računalnikom.
Prehod torej ne začenja šele v trenutku, ko se pojavi prvi nevaren kvantni stroj. V svetu informacijske varnosti že poteka.
Ne zamudite: MadisonSix
Kaj je Q-day in zakaj nihče ne ve, kdaj bo prišel?
S pojmom Q-day se označuje hipotetičen trenutek, ko bo nastal dovolj zmogljiv in zanesljiv kvantni računalnik, sposoben realno napadati danes uporabljene kriptografske sisteme. Kdaj natančno bo to, nihče ne ve.
Lahko gre za začetek naslednjega desetletja, lahko je bistveno bolj oddaljen in tehnološki razvoj lahko naleti na ovire, ki jih današnje prognoze ne upoštevajo.
Ethereum Foundation zato poudarja, da leto 2030 ni njihova prognoza. Gre za namerno agresivno varnostno predpostavko. Omrežje se želi pripravljati, kot da bi kvantna grožnja lahko prišla prav tedaj, namesto da se zanašajo na bolj optimistične ocene.
To je bistvena razlika. Ethereum ne trdi, da bo kvantna apokalipsa kriptovalut prišla čez tri leta. Trdi, da če ima blockchain ambicijo delovati še desetletja, ni razumno začeti reševati problema šele v trenutku, ko postane neposreden.
