Квантовые компьютеры поставят под угрозу безопасность блокчейна (часть 1)

Москва, 15:11, 19 Ноя 2018, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

К 2025 году до 10% глобального валового внутреннего продукта, скорее всего, будет храниться на блокчейнах. Блокчейн — это цифровой инструмент, который использует криптографические методы для защиты информации от несанкционированных изменений. Он лежит в основе криптовалют. Продукты, связанные с блокчейнами, используются повсеместно от финансов до производства до медицинского обслуживания.

Блокчейн представляет собой безопасный цифровой реестр. Он поддерживается коллективно пользователями по всему миру, а не одной центральной администрацией. Решения, такие как включение записи (или блока) в реестр, основаны на консенсусе, а не на личном доверии. Любая сторона внутри или вне сети может проверить целостность реестра, сделав простой расчет.

Но буквально в течение десятилетия квантовые компьютеры смогут сломать криптографические коды блокчейнов. Рассмотрим, как квантовая технология делает блоки уязвимыми, и как она же может сделать их более безопасными.

Односторонние коды

Безопасность блокчейн основана на «односторонних» математических функциях. Они просты для запуска на обычном компьютере, и их сложно вычислить в обратном порядке. Например, умножение двух больших простых чисел дается легко, но найти простые множители данного продукта сложно — для решения может потребоваться обычный компьютер.

Такие функции используются для генерации цифровых подписей, которые блокируют попытки пользователей аутентифицировать себя другим человеком. Их легко проверить и очень сложно подделать. Односторонние функции также используются для проверки истории транзакций в блокчейне. Хэш, короткая последовательность бит, получен из комбинации существующего реестра и блока, который должен быть добавлен. Он изменяется при каждом изменении содержимого записи. Опять же, относительно легко найти хэш блока (обрабатывая информацию, чтобы добавить запись), но трудно выбрать блок, который даст конкретное значение хэш-функции. Это потребовало бы реверсирования процесса для получения информации, которая генерировала хэш.

Bitcoin также требует, чтобы хэш соответствовал математическому состоянию. Любой, кто хочет добавить блок в реестр, должен делать вычисления в случайном порядке, пока это условие не будет достигнуто. Этот процесс замедляет добавление блоков, обеспечивая время для того, чтобы все было записано и проверено всеми в сети. Это также останавливает любого человека от монополизации администрирования сети, потому что любой, обладающий достаточной вычислительной мощностью, может вносить блоки.

Тем не менее, в течение ближайших десяти лет квантовые компьютеры смогут вычислять однонаправленные функции, в том числе цепочки блоков, которые используются для защиты Интернета и финансовых транзакций. Широко распространенное одностороннее шифрование сразу же станет устаревшим.

Информационная безопасность неоднократно показывала свою несостоятельность. Например, во время Второй мировой войны немецкие военные сообщения кодировались и расшифровывались с использованием машин «Энигма», изначально предоставив немцам преимущество, пока союзники не разорвали код «Энигма». И в 1997 году стандарт шифрования данных, алгоритм которого был тогда современен, был дискредитирован в публичном конкурсе, чтобы доказать отсутствие его безопасности. Это вызвало второе соревнование по разработке нового протокола, в результате чего появился современный стандарт шифрования.

Квантовые компьютеры поставят под угрозу безопасность блокчейна (часть 2)