Тёмный лес в эпоху квантовых компьютеров: пользователи Биткоина, проекты L1 и гид по выживанию в блокчейне

Автор: Цепное откровение

Введение: кризис «Тёмного леса» для Биткоина

В мире блокчейна каждый узел подобен звезде во Вселенной: он независим, но взаимосвязан с другими, формируя децентрализованную финансовую экосистему. Биткоин, будучи первооткрывателем этой сети, опирается на мощные криптографические алгоритмы для обеспечения безопасности. Однако эта система защиты не является неуязвимой. Из будущего незаметно приближается новая технология — квантовый компьютер. Он подобен флоту Третьей Планеты из романа «Задача трёх тел»: обладая способностью «наносить удары путём сведения к двумерному измерению», он, как только достигнет зрелости, нанесёт смертельный удар по Биткоину и всей блокчейн-экосистеме.

Что делать, если в ближайшем будущем квантовый компьютер взломает Биткоин? Существует ли шанс на контратаку в этой цепной битве за выживание в «Тёмном лесу»?

Глава 1: Биткоин подвергнется «удару по размерности» со стороны квантовых вычислений

Самым страшным оружием в романе «Задача трёх тел» являются не лазерные пушки, а «снижение размерности» — высокоразмерная цивилизация ведёт бой не в вашем пространстве, а просто сплющивает трёхмерное пространство до двухмерного. Ваши все оборонительные сооружения и крепости моментально рассыпаются в плоский лист бумаги. Математическая «невозможность», на которой держится безопасность Биткоина, перед лицом квантовых вычислений превращается в «лёгкую задачу».

Квантовая система IBM System One в Энингене, Германия. Источник: Wikipedia

1.1 «Технический барьер» Биткоина против «оружия Капли» квантового компьютера

Биткоин: криптографический стандарт 80-х годов

Основная безопасность Биткоина зависит от алгоритма ECDSA, который был впервые предложен в 1985 году. В этой системе у каждого пользователя есть пара ключей: закрытый ключ — это «мысли» пользователя, известные только ему самому; открытый ключ служит публичным «удостоверением личности» для проверки легитимности транзакций.

Благодаря односторонним математическим функциям получить открытый ключ из закрытого очень легко, однако вывести закрытый ключ из открытого при традиционных вычислительных мощностях практически невозможно. Поскольку сеть Биткоина использует 256-битные ключи, для их грубого перебора даже на самом мощном классическом компьютере потребуется время, превышающее возраст Вселенной. Именно эта математическая «невозможность» обеспечивает безопасность сети Биткоина.

Квантовый компьютер: новая технология «Капли» для взлома шифрования

Квантовый компьютер — это совершенно новое вычислительное устройство, радикально отличающееся от классических компьютеров. Оно использует такие свойства квантовой физики, как суперпозиция и запутанность, что позволяет теоретически экспоненциально увеличивать вычислительную мощность для решения определённых классов задач.

Появление квантовых компьютеров меняет правила игры — теоретически с помощью алгоритма Шора достаточно мощный квантовый компьютер сможет в приемлемые сроки напрямую вывести закрытый ключ из открытого. Это похоже на зонд «Капля» инопланетян, способный беспрепятственно пробивать самые прочные человеческие преграды. Его атака обладает следующими характеристиками:

• Скрытность: получив закрытый ключ, злоумышленник может легитимно подписывать поддельные транзакции, которые вся сеть будет считать обычными действиями владельца активов. Подобно мониторингу со стороны «Чжичзы» в «Задаче трёх тел», всё происходит абсолютно бесшумно.

• Избирательность: наиболее уязвимыми для атаки становятся кошельки с уже раскрытыми открытыми ключами, особенно адреса, использованные в ранних транзакциях Биткоина. Генеральный директор компании Quranium Копил Дхиман предупреждает: «Коины Сатоши Накамото станут лёгкой мишенью. Если эти монеты будут переведены, доверие к Биткоину рухнет окончательно задолго до технического краха системы».

• «Украсть сейчас, расшифровать позже»: атакующий может скопировать открытые данные блокчейна прямо сейчас и дождаться созревания квантовых технологий для последующего дешифрования. Даже после обновления текущей сети и перехода на более безопасные алгоритмы старые адреса, давно неактивные кошельки и некоторые модели смарт-контрактов могут оказаться беззащитными.

1.2 Кризис доверия и временные рамки: более миллиона биткоинов Сатоши Накамото

Национальный центр кибербезопасности Великобритании рекомендует организациям определить путь обновления к криптографии, устойчивой к квантовым атакам, до 2028 года и завершить миграцию примерно к 2035 году. Для блокчейн-систем, срок службы которых может составлять десятилетия, подготовку необходимо начинать уже сейчас.

Некоторые ранние оценки указывают, что практическое применение квантовых компьютеров может произойти около 2030 года. Это означает, что времени на подготовку для блокчейн-индустрии остаётся не так уж много.

В сценарии квантовой атаки сам блокчейн продолжит работать штатно — блоки будут по-прежнему создаваться, реестр останется целостным, но право собственности на активы тайно изменится. Эта ситуация куда страшнее обычного технического сбоя, поскольку она уничтожает доверие пользователей к всей системе.

Как только более миллиона биткоинов Сатоши Накамото начнут двигаться, рынок охватит паника. Даже если технически блокчейн останется защищённым, цена может обвалиться, запустив цепную реакцию, которая затронет традиционные финансовые рынки, активно использующие криптовалюты.

Если Биткоин не решит проблему квантовых угроз в течение следующего года, золото навсегда обойдёт его по прибыльности. Об этом написал на платформе X в прошлом месяце основатель фонда квантованного Биткоина и цифровых активов Carpriole.

Часть 2: Плана «Стен» для блокчейнов первого уровня (L1)

В «Задаче трёх тел» есть блестящая идея: когда человечество обнаруживает, что инопланетная цивилизация отслеживает всё на Земле с помощью чжичзы, все планы обороны оказываются раскрыты заранее. Что делать? ООН инициирует «План „Стен“» — отбирает нескольких «обернувшихся лицом к стене» и наделяет их полномочиями мобилизовать глобальные ресурсы для заблаговременной подготовки к неизбежному вторжению.

Перед лицом грядущих атак с использованием технологии снижения размерности квантовых вычислений блокчейн-миру также необходимы «Стены». Именно эту роль исполняет Национальный институт стандартов и технологий США (NIST). С 2022 по 2024 год NIST отобрал и запустил процессы стандартизации первых постквантовых криптографических алгоритмов. Эти новые алгоритмы, подобно межзвёздному оружию из «Задачи трёх тел», имеют свою цену — больший объём подписей и повышенную сложность использования, но они действительно предлагают прагматичное решение для защиты блокчейна от квантовых атак.

Сталкиваясь с одной и той же угрозой, различные L1-блокчейны выбрали разные стратегии выживания.

2.1 Стратегия первая: многосторонние исследования (эксперименты «Стены»)

«Обернувшийся лицом к стене» в романе может параллельно проводить эксперименты в разных направлениях, не объясняясь ни с кем, потому что никто не знает, какой путь окажется успешным. Некоторые крупные блокчейн-проекты пошли по аналогичному пути: опробуя сразу несколько технических решений одновременно, они ищут оптимальный вариант на практике.

Ethereum: всестороннее технологическое исследование

Исследовательская группа Ethereum работает над составлением списка задач для миграции на постквантовую защиту, включая новые типы транзакций, эксперименты с rollup и zero-knowledge-обёртки. Они не делают ставку на единственное решение, а двигаются сразу по нескольким направлениям, чтобы увидеть, какой путь окажется наиболее жизнеспособным и эффективным.

Источник: pqcee.github.io

Solana: выбираемое убежище безопасности

Solana уже представила опциональную квантово-устойчивую казначейскую систему, а именно решение «Solana Winternitz Vault», которое реализует этот подход через внедрение сложной хешевой системы сигнатур, генерирующей новый ключ при каждой транзакции.

Источник: @deanmlittle

Sui: пошаговый путь обновления

Исследовательская команда Sui опубликовала специальное направление по обновлению квантовой безопасности, предложив вместе с академическими партнёрами план модернизации, исключающий деструктивный хардфорк. Это поэтапная стратегия, направленная на минимизацию влияния на существующих пользователей.

Источник: @kostascrypto

Суть этой стратегии кроется в «праве выбора»: вместо принудительного обновления для всех предоставляется несколько вариантов, позволяющих рынку и пользователям принять решение самостоятельно.

2.2 Стратегия вторая: модификация старого мира (План «Укрытие»)

«План „Укрытие“» из «Задачи трёх тел» подразумевает не разрушение и строительство заново, а создание убежищ за спутниками газовых гигантов — старый мир продолжает работать, а новая система обороны возводится постепенно. Некоторые блокчейн-проекты избрали схожий подход: добавляют слой квантовой безопасности поверх существующей инфраструктуры, обеспечивая параллельное сосуществование старых и новых систем и позволяя пользователям переходить поэтапно.

Algorand: установка защиты на критических узлах

Algorand служит типичным примером внедрения постквантовых технологий в реальную эксплуатацию. В 2022 году протокол внедрил «доказательства состояния» (State Proofs), используя стандартизированную NIST схему подписей, основанную на решётках (lattice-based), FALCON. Эти доказательства каждые несколько сотен блоков проверяют состояние реестра Algorand, предоставляя другим сетям квантово-устойчивую службу верификации. Недавно Algorand на своей основной сети демонстрировал полноценную постквантовую транзакцию, показав логические сигнатуры на базе Falcon.

Источник: Algorand

Cardano: долгосрочное планирование параллельными курсами

Хотя Cardano пока по-прежнему использует подписи Ed25519, его команда рассматривает квантовую готовность как долгосрочное конкурентное преимущество. Основатель Чарльз Хоскинсон описал план, сочетающий независимый proof-of-stake канал, сертификаты Mithril и постквантовые подписи, соответствующие стандартам NIST.

Источник: @IOHK_Charles

2.3 Стратегия третья: создание нового мира (Город-кольцо)

В финальной части «Задачи трёх тел» человечество перестаёт пытаться оборонять Землю и начинает напрямую строить новую цивилизацию в космосе — без груза истории, без компромиссов, проектируя всё с самого первого кирпича под новые условия. Некоторые свежие блокчейн-проекты выбрали именно этот путь: с нуля создавать полностью квантово-устойчивые системы.

• Naoris Protocol: упоминается в документе, поданном в Комиссию по ценным бумагам и биржам США (SEC), фокусируется на постквантовой инфраструктуре.

• Quranium: использует одобренный NIST безстатусный хеш-алгоритм цифровой подписи (SPHINCS+), изначально спроектированный на уровне протокола для эпохи квантовых вычислений.

• Quantum Resistant Ledger (QRL): запущенный в 2018 году и построенный на основе хешевой схемы подписей XMSS, стал одним из самых первых квантово-устойчивых блокчейнов.

Этим проектам не нужно думать о обратной совместимости, переводить старых пользователей или искать трудный баланс между производительностью и безопасностью. Они напрямую колонизируют «новую вселенную», ожидая наступления квантовой эры.

Часть 3: Закон тёмного леса — каждый должен сделать выбор

3.1 Стратегия реагирования для частных пользователей

Избегайте длительного простоя: регулярно проверяйте и обновляйте свои кошельки, чтобы не стать «первой целью» для квантовых атак.

Подготовьте обновление ключей: В ближайшие годы ожидается появление новых типов аккаунтов, гибридных опций подписи и подсказок в кошельках, побуждающих пользователей обновлять ключи для активов высокой ценности.

Следите за криптографической гибкостью: Выбирайте экосистемы, способные добавлять и ротировать криптографические примитивы без необходимости выполнять деструктивные хардфорки.

3.2 Проверка проектов инвесторами (Due Diligence)

Прозрачность дорожной карты: Есть ли у проекта документально подтверждённая roadmap по постквантовой защите?

Фактическая реализация: Существуют ли работающие прототипы или функциональные модули, или это лишь маркетинговые заявления?

График работ: Начал ли проект подготовку к квантовым угрозам 2030-х годов?

Заключение: дайте блокчейну время для эволюции

«Держатель меча» из «Задачи трёх тел» мог бы в одиночку решать судьбу человечества, но в мире блокчейна такой роли не предусмотрено. Каждый проект исследует свой собственный путь. Кто окажется прав? Никто не знает. Но именно в этом заключается устойчивость децентрализации — отсутствие единой точки отказа и единого верного ответа.

Угроза квантовых вычислений — это не конец, а начало. Блокчейн, возможно, не удастся защитить прошлое во всей его полноте, но пока жива ключевая идея — децентрализация, устойчивость к цензуре и отказ от избыточного доверия — цивилизация продолжит существовать.

Давайте эпохе гражданственность, давайте времени — эволюцию в блокчейне — только подготовленная цивилизация способна перейти в следующее измерение.