Как активы Coinbase под хранением на сумму 250 млрд долларов защититься от квантовой угрозы? Руководитель криптографии разобрал два подхода

Автор: André Beganski

Перевод: TechFlow

TechFlow: Квантовые компьютеры больше не являются лишь чистой теоретической угрозой безопасности биткоина. Coinbase разрабатывает постквантовые защитные решения для кастодиальных активов на сумму 250 млрд долларов США, и выбранный ею путь может определить, останутся ли институциональные средства в блокчейне в будущем. В данной статье разбирается, как крупный кастодиан балансирует между «разделением ключей» и «аппаратными сейфами», что делает материал обязательным для профессионалов, озабоченных обеспечением безопасности активов.

По мнению Йехуды Линделла, если квантовый компьютер, обладающий криптографическим потенциалом, в итоге станет реальной угрозой безопасности биткоина, Coinbase стремится заранее подготовиться с помощью мер защиты независимо от дальнейшего развития биткоина и других цифровых активов.

В недавнем выпуске программы на канале MARA Foundation TV руководитель криптографии данной криптобиржи сообщил ведущей Изабел Фоксен Дьюк, что разрабатываемые компанией постквантовые защитные механизмы нацелены на поддержку любой потенциальной формы технического обновления. На данный момент вопрос о том, какую именно постквантовую схему подписи выберет биткоин, остается без четкого ответа.

«Маловероятно появление единственной схемы подписи, которой воспользовались бы все, — отметил Линделл, рассуждая о стандартах, которые в итоге будут приняты разными сетями. — Это означает, что нам нужно быть готовыми к различным исходам на разных блокчейнах.»

Как провайдер услуг по хранению около 250 млрд долларов активов в интересах таких институциональных клиентов, как BlackRock, Coinbase на протяжении многих лет оттачивала соответствующие рабочие процессы. Сейчас компания готовится к миру, в котором критически важный этап становится значительно сложнее, а в контексте биткоина может стать вовсе невозможным: речь идет о многопартийных вычислениях, или MPC.

Функционально MPC аналогичен конфигурации многосторонней подписи (multi-sig) в биткоине: она позволяет разным участникам хранить отдельные «доли» приватного ключа, позволяя нескольким подписантам инициировать транзакции, при этом полные приватные ключи не раскрываются на каком-либо одном устройстве.

Нативный скриптовый язык биткоина дает возможность пользователям напрямую настраивать многостороннюю подпись в сети через выполнение правил кворума, тогда как MPC работает офлайн с использованием специализированных криптографических функций. Поскольку для подписания транзакции необходимо достичь определенного порога долей ключа, полный ключ никогда не конструируется в одном месте, что фактически исключает единые точки отказа.

Однако по мере подготовки биткоина к постквантовой эпохе всё больше экспертов высказывают опасения, что не все постквантовые схемы подписи будут «совместимы с MPC». В частности, подписи на основе хеш-функций могут не обладать базовой арифметической структурой, необходимой для традиционного разделения криптографических ключей. Именно отсутствие этой математической структуры считается преимуществом хеш-подписей против квантовых угроз, но одновременно усложняет инфраструктурную интеграцию вокруг MPC.

«Совместимость с MPC играет решающую роль, — поясняет Линделл. — Хотя ранее считалось, что MPC нельзя реализовать на базе хеш-подписей, такие видные криптологи, как Дан Бонех, активно работают над потенциальными решениями, которые подробно изложены в недавней публикации „PRAWNS“. Тем не менее, поскольку данные исследования находятся в высокоэкспериментальной фазе, вопрос о разработке функциональных MPC-подобных схем для хеш-подписей пока остается открытым.»

Разработчики аппаратных и программных кошельков, включая главного технолога Ledger Шарля Гийемэ, также выразили обеспокоенность касательно проблем, связанных с хеш-подписями.

Аппаратное резервное решение

Если биткоин в итоге остановится на постквантовой схеме, не совместимой с MPC, Coinbase исследует стратегию на базе резервной архитектуры, построенной вокруг программируемых аппаратных модулей защиты (HSM). По своей сути HSM — это цифровые сейфы для хранения криптографических ключей внутри частных центров обработки данных.

В данном сценарии приватный ключ шифруется с применением постквантовой криптографии и конструируется исключительно во внутренней среде физически защищенного HSM.

Несмотря на то, что размещение полного ключа в одном месте, пусть и на мгновение, теоретически уступает по безопасности традиционному MPC, HSM в рамках данных ограничений обеспечивает надежную защиту. Линделл указывает, что строгая защита от атак по побочным каналам и жёсткий контроль загрузки кода являются основными причинами его уверенности в таком решении.

По словам Линделла, учитывая неопределённость относительно будущего постквантового обновления биткоина, Coinbase намерена сделать архитектуру своих кастодиальных услуг максимально нейтральной и гибкой, чтобы она могла адаптироваться к любой схеме подписи, которая может быть принята биткоином в ближайшие годы.

Хотя точные сроки внедрения постквантовых мер безопасности в Coinbase остаются неизвестными, Линделл добавил, что после их завершения «я смогу заявить: „Я поддерживаю любую схему“. Нам не придётся переживать, если какой-либо блокчейн решит использовать технологию, неподдерживаемую нами».

Андре Бегански — старший менеджер по контенту MARA Foundation, отвечает за подготовку материалов на стыке квантовых вычислений и криптографии. Ранее он работал в редакции Decrypt.