Kunne Quantum Computing dræbe Blockchain?

Vi er heldige at være i live i dag. Vi er midt i en enorm teknologisk omvæltning, hvor vores opfindelse og opdagelse, drevet af socialt sindet videnskabelig forskning, kryber ind i alle aspekter af vores liv. Blockchain er kun en af ​​disse teknologier; andre som kvanteberegning og ren energi gør lige store fremskridt i stræben efter en bedre verden.

Videnskabelige opdagelser har ofte en måde at teste hinanden, i en slags teknologisk overlevelse af de stærkeste. For eksempel, når regler for ren energi pålægger reduktion af traditionelle energiproducerende industrier, skal blockchain designe løsninger til at reducere energiforbruget, mens de fortsætter oprettelsen af ​​nye blokke i kæden. Efterhånden som blockchain forlænges, kræver el- og databehandlingsressourcerne stigning eksponentielt.

Truslen om kvanteberegning til Blockchain

Kvantecomputering giver os ekstraordinær beregningskraft, hvilket gør hakket kød ud af problemer, som klassiske computere kæmper for at løse. Verdens mest presserende problemer som klimaforandringer kan kun overvindes med maskiner som kvantecomputere. Alligevel har den, som med alle nye teknologier, beføjelse til at gøre funktioner i andre teknologier forældede. Disse teknologier skal muteres for at overleve og trives, ellers skal de efterlades i skrotgården af ​​one-hit wonder teknologier.

Med blockchain er det rovdyr kvantecomputer. Blockchains sikkerhed kommer fra dens forbedrede krypteringsstandarder, men kvantecomputeringens kraft efterlader eksperter bekymrede for, at krypteringen, der anvendes af blockchain, overvindes for let ved kvantecomputering.

For nylig forskere fra University of South Wales konstrueret en ny arkitektur, svarende til dem, der bruges i nutidens processorer, til at udføre kvanteberegninger. Dette har betydelige konsekvenser for den gennemsnitlige person. Det betyder, at den samme teknologi, der bruges til at køre de enheder, du bruger i dag, kunne bruges til at køre kvanteberegninger.

Quantum computing, selv pocket quantum computing, er uundgåelig. Imidlertid har det altid været set som en fjern drøm – 10 til 15 år i fremtiden har været branchens mening om ankomsten af ​​kommerciel kvantecomputering. Denne opdagelse fra UNSW-forskere miskrediterer denne forudsigelse. Det kunne nu ankomme meget hurtigere, og det lover måske ikke godt for kryptografi og blockchain som helhed.

Det er teknisk muligt for en klassisk computer at bryde igennem den asymmetriske kryptering, som mønter kan lide Bitcoin brug, ved hjælp af ren brute force (løber gennem alle mulige løsninger); det ville bare tage meget lang tid. Kvantecomputere fungerer dog i en størrelsesorden mange gange hurtigere end klassiske computere, og det er lettere for det at besejre asymmetrisk kryptering.

Det sætter kryptokurrency og blockchain tæt. Cryptocurrency og blockchain kunne blive tvunget til at udvikle sig, til at mutere for at besidde nye egenskaber, ellers kunne den meget elskede sikkerhed og privatlivets fred, som entusiaster synger ros om, kunne høre fortiden til.

Imidlertid er alt ikke tabt. Møntudviklere har øje for den langsigtede fremtid, måske fordi kryptokurrency i sig selv kun er i småbørnsfasen. Der er en lang vej at gå før kryptokurrency modnes til verdensomspændende brug. Udviklere er omhyggelige med at planlægge eventuelle forhindringer, der kan opstå, og dette inkluderer kvanteberegning.

Men før vi taler om de mulige løsninger, som blockchain kunne bruge til forsvar mod kvantebaseret databehandling, skal vi se på, hvad kvanteberegning er. Ligesom blockchains og cryptocurrency er det nyttigt at vide lidt om en teknologi, der kommer til at have en hidtil uset indflydelse på vores liv.

Få universet til at fungere for os

Quantum computing er slutspillet i computing research. Det overgås i ærefrygt og spekulation kun af et andet forskningsfelt – kunstig intelligens. I mange år har organisationer som NASA og industrigiganter som Google hældt deres ressourcer i perfektion af dette vanvittige felt af fysik til daglig brug.

Indtil videre er det begrænset til højteknologiske forskningslaboratorier og nogle få udvalgte organisationer, men på et tidspunkt var det også den traditionelle computer, du bruger i dag. Smartphonen i din hånd er mange gange kraftigere end Voyager-rumfartøjet, der nu flyder i det interstellære rum og de computere, der simulerede atomkrig i den kolde krig. Det er kun et spørgsmål om tid, før kvanteberegning bliver mere tilgængelig for den gennemsnitlige person.

Dagens computere bruger bits. Dette er værdier, der kan være enten 0 eller 1. I sig selv betyder det ikke meget, men når du kombinerer disse “ja” eller “nej” værdier med andre “ja” eller “nej” værdier gentagne gange, kan du komme op med svar på virkelig komplekse spørgsmål (Faktisk behøver du kun 6 bits for at finde ud af, hvad et bogstav er – selvom det i praksis tager 8 bit.) Det er stort set alt, hvad din computer har brug for for at gøre alt, hvad den gør i dag.

Kompleks CGI-gengivelse? Kontrollere. Computerspil? Kontrollere. Mulige ultrarealistiske simuleringer af verden? Kontrollere. Alt dette kan gøres med bare bits.

Quantum computing tager denne idé til et helt nyt niveau. Utroligt, det udnytter hele selve stoffet i universet til at gøre dette. De kvantecomputere, der er i drift i dag manipulere universet og parallelle universer at foretage beregninger.

Kvantecomputere kører på qubits, som kan eksistere i tilstanden 0 og 1 samtidigt. Vi går ikke i detaljerne, men med hver ekstra qubit vokser computerens computerkraft eksponentielt. Dette gør det muligt for kvantecomputeren at udføre komplekse beregninger med en hastighed, der langt overstiger nutidens computere, hvilket reducerer tiden til at løse komplekse matematiske modeller, simuleringer og kryptografisk sikkerhed.

Sådan fungerer kryptering i dag

Den mest populære kryptografiteknik, der anvendes i dag, er kryptografi med offentlig nøgle. Dette bruger et par offentlige og private nøgler til at kryptere og dekryptere meddelelser (eller transaktionsdata, i tilfælde af blockchain) for at sikre, at kun bekræftede brugere kan få adgang til oplysningerne.

Kilde: Commons.wikimedia.org

I en nøddeskal bruges din offentlige nøgle til at få adgang til den krypterede besked, og din private nøgle bruges til at dekryptere beskeden. Styrken på den private nøgle afhænger af sikkerhedsmetoderne og hemmeligholdelsen af ​​den private nøgle. Blockchain bruger digitale signaturer til yderligere beskyttelse.

Denne form for kryptografi har været i brug i mange år, og det er et bevis på dens effektivitet, at den har stået op mod årtiers forsøg på at bryde den.

Teoretisk kan kvantecomputere nemt løse sikkerhedsmetoderne ved asymmetrisk kryptografi. Kvantecomputeren skal bare være stor nok, og branchen gør spring i forhold til dette.

Det anslås, at det vil tage 4.000 qubits for at bryde de stærkeste krypteringsstandarder i dag. I november 2017, Meddelte IBM at den netop havde fremstillet en kvantecomputer på 50 qubit. Det kan virke som om det er langt væk fra 4.000, men husk, teknologien vokser ikke lineært. Tiden mellem milepæle forkorter hurtigt efterhånden som tiden skrider frem. Det var 50 år, før computere gik fra gigantiske militære ting til husholdningsartikler. Der har kun været 35 ulige år siden da, og vi er allerede godt på vej til den næste computeralder.

For at opsummere fungerer nutidens krypteringsstandarder i blockchain i øjeblikket, men kvantecomputering er lige ved halen. Hvad betyder det for blockchain og kryptokurver?

Kunne kvantecomputere dræbe Blockchain?

Hvis forskning i kvantecomputering fortsætter i sit nuværende tempo, vil det ikke have noget problem at bryde den kryptering, der bruges af blockchain. Det økonomiske system med kryptokurver ville blive alt andet end ubrugeligt, da det ville være muligt for hackere at stjæle dine mønter, begå bedrageri og kontrollere blockchain. Hvis nogen let kunne stjæle dine bitcoins, ville det ikke være godt for Bitcoins omdømme.

Du har måske hørt om udtrykket “51% angreb”. Dette er når minearbejdere kontrollerer over 50% af netværket, så de kan fordoble udgifterne. I lægmandssprog betyder det, at de kan bruge penge to gange ved at slette transaktioner fra blockchain.

Kvantecomputere kan give ondsindede minearbejdere den magt, de har brug for til at bryde denne 50% tærskel. Denne særlige sikkerhedsbekymring er ikke en umiddelbar bekymring. Fremskrivningen er, at det vil vare mindst 10 år, før kvantecomputere er i stand til at gøre dette. Men med den nyligt afslørede ingeniørarkitektur for kvantecomputere kan tidslinjen afkortes.

Der er en langt større bekymring, som, som vi nævnte, er den lethed, hvormed kvanteberegning kan bryde offentlig nøglekryptering. Quantum computing forventes at nå dette magtniveau inden 2027. Med andre ord, hvis nutidens krypteringsstandarder og i forlængelse heraf blockchain-sikkerhed ikke udvikler nye sikkerhedsteknikker eller krypteringsstandarder, vil det være praktisk ubrugeligt.

Den gode nyhed er, at langtids tænkende udviklere af kryptokurver faktisk forbereder sig på denne eventualitet, og de har fået et par tricks i ærmet.

Brug af forebyggende foranstaltninger

Kryptovalutaer bruger en række forskellige værktøjer til at bekæmpe den hurtigt nærende trussel fra kvantecomputere. Det er en teknologisk udvikling, der formes til at blive et stort show.

En af disse udviklinger er en opgraderet version af Bitcoin kaldet qBitcoin. Det kan tænkes at bruge kvantekryptografiprotokoller, såsom BB84-kvantnøgledistributionsplan, til at overføre disse qBitcoins mellem brugere.

Der er en ironi her: Den samme teknologi, som kvantecomputering bruger til at true blockchain-sikkerhed, qubit, bruges til at beskytte blockchains. Desværre er der forhindringer involveret i denne metode. Det ville være nødvendigt at installere et kvantedistributionsnet for at overføre disse qubits, hvilket er økonomisk umuligt i stor skala på grund af de høje omkostninger ved byggeri. Med tiden kan det dog blive billigere.

En anden foreslået metode er Kvantebestandig hovedbog, udviklet af Dr. Peter Waterland. Denne nye teknik blev designet med post-quantum kryptografi i tankerne. Det sigter mod at bekæmpe truslen om kvanteberegning ved at implementere nye digitale signaturer i transaktioner, en der gør hovedbogen modstandsdygtig over for kvanteberegning.

Ved hjælp af en Proof-of-Stake-algoritme har denne metode vist sig at have sikre hash-baserede pseudo-tilfældige funktioner, der immuniserer mod kvanteanalyse. I modsætning til qBitcoins behøver den ikke dyr infrastruktur for at fungere. Det kan køre på enheder med lav effekt som bærbare computere og Raspberry Pis.

QRL planlægger også at indføre et kvantesikkert beskedlag. Gennem en teknik kaldet gitterbaseret kryptografi vil transaktioner blive underskrevet med en særlig offentlig nøgle, der kan bruges af brugerne til at ringe op til et sikkert kommunikationsmedium, hvor meddelelser kan sendes. Yderligere planer inkluderer at linke blockchain-id’er til disse kvantesikre adresser, kaldet XMSS-transaktioner.

Der er også eksisterende kryptovalutaer, der planlægger post-quantum-kryptografi. IOTA, en af ​​de største mønter på markedet, bruger Winternitz OTS eller Lamport Signatures for at sikre sine underskrifter fra kvanteanalyse. Det eneste problem med dette er, at hver adresse kun kan bruges én gang.

IOTAs proprietære protokol, Tangle, kontraintuitivt, fremskynder faktisk netværket, når flere brugere ankommer. IOTAs Directed Acyclic Graph, forskellig fra en blockchain, er en bemærkelsesværdig ny udvikling inden for kryptokurrencyteknologi. På dette netværk skal afsenderen af ​​transaktionen kontrollere to andre transaktioner. Dette er fascinerende ny protokol og er værd at læse.

Hvad er prognosen for Blockchain-sikkerhed?

Ikke for bekymrende, heldigvis.

Ja, kvantecomputering kan potentielt stave katastrofe for kryptokurrency, men branchen tager allerede våben mod denne trussel. Det er stadig meget tidligt i begge teknologiers levetid, og det kan endda hjælpe dem begge i det store og hele, hvis de konkurrerer side om side. Den nært forestående ankomst af kvantecomputere tvinger kryptering og kryptokurrencyeksperter til at forberede sig på det, hvilket kun forbedrer dets funktioner og chancer for at overleve.

Svaret er så, at du ikke behøver at gå i panik. Det kan ske, at kvantecomputering vinder, men kryptografi- og kryptovalutaeksperters forebyggende indsats ser lovende ud. Efter min personlige mening ser det ikke ud til, at kvantecomputering vil ødelægge markedet. Blockchains iboende værdi i så mange brancher er en velsignelse, der skal tages med begge hænder. Det er svært at forestille sig, at nogen vil lade det gå. Det forekommer sandsynligt, at noget forsvar mod kvanteberegning vil blive opdaget eller opfundet inden længe.

Hvis du har dine egne tanker om kvantecomputering, blockchain-sikkerhed eller mønter, der tackler problemet med post-quantum-kryptografi, så lad os det vide i kommentarerne nedenfor.