Угроза квантовых вычислений приближается: криптовалюты могут столкнуться с рисками раньше банков

Автор: Омкар Годбол

Подготовка: AididiaoJP, Foresight News

Квантовые вычисления представляют потенциальную угрозу для всех мировых систем, зависящих от криптографии, будь то крупные банки или государственные сети — без исключений. Однако благодаря самой природе криптовалют, их децентрализованной структуре и дизайну публичного реестра, именно они с наибольшей вероятностью станут первой технологией, которая будет по-настоящему «проверена».

«Криптовалюты — это канарейка в угольной шахте», — заявил генеральный директор Quantum Xchange Эдди Цервигон в интервью CoinDesk. Компания специализируется на разработке сетевой инфраструктуры кибербезопасности, устойчивой к квантовым атакам, включая финансовые отрасли. Он прямо указал, что проблемы с наибольшей вероятностью возникнут именно на сетях криптовалют.

«Поскольку она децентрализована, именно сюда направят первую атаку», — сказал Цервигон. «Как только вы увидите это там, это означает, что где-то уже появился квантовый компьютер, способный решать криптографические задачи».

Под «квантовым компьютером, способным решать криптографические задачи», подразумевается машина, способная эффективно запускать алгоритм Шора и взламывать криптографию на эллиптических кривых (ECDSA over secp256k1), на которой построены такие криптовалюты, как биткоин. Этот алгоритм позволяет эффективно решать задачу дискретного логарифмирования на эллиптических кривых, что дает возможность восстановить закрытый ключ из открытого и, следовательно, получить контроль над активами на соответствующем кошельке. На данный момент таких машин не существует. Однако сроки их появления в индустрии постоянно сокращаются, а не отодвигаются в будущее.

«Компании вроде Microsoft, IBM и других, инвестирующие миллиарды долларов в разработку квантовых компьютеров, сходятся во мнении, что коммерчески и криптографически применимые квантовые системы появятся примерно к 2029 году», — отметил Цервигон. «Это не мои выдумки, это основано на открытых заявлениях Арвинда Кришны из IBM и других экспертов».

Эти прогнозы полностью согласуются с недавними достижениями в области оборудования и алгоритмов. Ранее в этом году исследование команды Google Quantum AI показало, что для взлома криптографии на эллиптических кривых, защищающей популярные криптовалюты, такие как биткоин и Ethereum, потребуется менее 500 тысяч физических кубитов, что примерно в 20 раз меньше распространенных ранее оценок в несколько миллионов. Исследование также указывает, что при условии предварительного расчета некоторых фиксированных параметров атака на раскрытый открытый ключ может занять всего около 9 минут. Учитывая среднее время создания блока в биткоине около 10 минут, это означает, что у злоумышленника есть шанс подделать подпись и перевести средства до подтверждения транзакции после того, как она попадет в мемпул. Эти выводы заставили многих наблюдателей, включая Google, пересмотреть дату так называемого «Q-дня» (Q-Day, момента фактической доступности квантового компьютера для криптоанализа) и сместить ее ближе к 2029 году.

Тем временем Белый дом стремится создать мощный квантовый компьютер к 2028 году и планирует перейти на стандарты постквантовой криптографии для активов высокого значения и федеральных данных к 2030 году. «Это задает четкие сроки и создает ощущение срочности», — пояснил Цервигон.

Скорость консенсуса — главный фактор риска

Идея о том, что главная уязвимость криптовалют кроется не в самой криптографии, а в медленных процессах управления, высказывается не только Цервигон.

Deutsche Digital Assets четко определяет эту проблему как разницу в скорости между традиционными финансами и децентрализованным сектором.

В своем анализе от 23 июля агентство написало: «Настоящее отличие — и честный ответ на нарратив об „особой уязвимости биткоина“ — заключается в скорости управления».

Там поясняется, что таким инвестиционным банкам, как JPMorgan Chase, не нужно получать согласие миллионов анонимных участников по всему миру перед обновлением криптографической инфраструктуры. «Им достаточно решения совета директоров, бюджета и поставщиков. Крупные финансовые институты смогут и перейдут на постквантовые стандарты быстрее, тише и предсказуемее, чем любые децентрализованные публичные блокчейны. Это не критика биткоина, а призыв серьезно относиться к процессам его управления».

Академические исследования дополнительно подтверждают этот вывод. Статья «Время простоя, необходимое для обеспечения квантовой безопасности биткоина», опубликованная в arXiv в 2024 году, отмечает, что сама история обновлений биткоина служит предупредительным прецедентом.

Авторы пишут: «До запуска любого процесса обновления необходимо достичь согласия по конкретным деталям с 90% майнеров биткоина. Исторически крупные изменения сети биткоина встречали большое сопротивление. Ярким примером является обновление SegWit в 2017 году».

Это обновление вызвало серьезные разногласия в сообществе, что в итоге привело к хардфорку блокчейна биткоина с разделением на несколько версий, породив сети Bitcoin Cash и Bitcoin Gold. В статье также оценивается, что даже в идеальных условиях (вся пропускная способность сети используется для обновления, нулевые дополнительные затраты) нижняя граница времени, необходимого для миграции всех текущих незащищенных от квантовых атак неизрасходованных выходов транзакций (UTXO) на адреса с постквантовой безопасностью, составит около 76 дней. Если растянуть этот процесс на более длительный срок, это значительно замедлит скорость обычных транзакций. Что еще важнее, из-за риска «мгновенной атаки» — когда злоумышленник может завершить взлом до создания следующего блока сразу после того, как пользователь раскрывает открытый ключ при инициировании транзакции — вся миграция должна быть завершена до появления квантовых компьютеров, способных решать криптографические задачи, иначе существующие активы останутся уязвимыми.

Следовательно, сами алгоритмы постквантовой криптографии (такие как стандартизированные NIST ML-DSA и другие), вероятно, будут готовы вовремя. Главная неопределенность заключается в том, сможет ли уровень управления биткоина достичь достаточного консенсуса в кратчайшие сроки и обеспечить его глобальное развертывание.

«Q-день» — это не точка, а тенденция

Рынок часто моделирует квантовую угрозу как бинарное событие: криптографический алгоритм работает до определенной даты, а затем внезапно выходит из строя. Цервигон считает такую модель ошибочной, поскольку она недооценивает тот факт, что риск начинает проявляться гораздо раньше.

«Все говорят о моменте, когда алгоритм будет взломан», — заметил он. «Для достижения эффекта вам не нужно взламывать его за один миг. Если я потратлю три или шесть месяцев на расшифровку данных, которые все еще представляют ценность, я достигну той же цели».

Это существенно сужает привычные временные рамки. Квантовому компьютеру не обязательно иметь достаточную пропускную способность для мгновенного взлома подписей в реальном времени, чтобы считаться угрозой; ему нужна лишь возможность завершить взлом до того, как базовые данные или средства потеряют ценность для кражи. На практике уже значительная доля биткоинов (исследования оценивают примерно треть, что составляет миллионы монет) имеет открытые ключи, навсегда оставленные в открытом виде в блокчейне. Как только квантовые компьютеры станут доступны, эти активы могут столкнуться с «статической атакой» — злоумышленники смогут медленно проводить вычисления без необходимости соревноваться со временем создания блоков.

Для всей криптоиндустрии это одновременно предупреждение и стресс-тест. Традиционные финансовые институты могут быстро мигрировать благодаря централизованному принятию решений, тогда как децентрализованное преимущество публичных блокчейнов, таких как биткоин, в условиях внешних технологических угроз, требующих высокой координации, может стать препятствием для внедрения. В индустрии общепризнано, что технические решения уже существуют, и настоящим испытанием станет способность процессов управления успеть за этим временным окном.

Именно криптовалюты, возможно, станут первой областью, подавшей сигнал тревоги в эпоху квантовых вычислений. Как только эта «канарейка упадет», более широкая финансовая инфраструктура также будет вынуждена принять этот вызов лицом к лицу.