Quantum computing heeft de afgelopen jaren zorgen geuit over de toekomst van cryptocurrency en blockchain-technologie. Er wordt bijvoorbeeld algemeen aangenomen dat zeer geavanceerde kwantumcomputers op een dag in staat zullen zijn om de huidige codering te kraken, waardoor veiligheid een serieus probleem wordt voor gebruikers in de blockchain-ruimte.
De SHA-256 cryptografisch protocol gebruikt voor Bitcoin-netwerkbeveiliging is momenteel onbreekbaar door de computers van vandaag. Echter, deskundigen anticiperen dat binnen een decennium kwantumcomputing in staat zal zijn om bestaande versleutelingsprotocollen te doorbreken.
Met betrekking tot de vraag of houders zich zorgen moeten maken dat kwantumcomputers een bedreiging vormen voor cryptocurrency, vertelde Johann Polecsak, chief technology officer van QAN Platform, een laag-1 blockchain-platform, aan Cointelegraph:
"Vast en zeker. Elliptische curve-handtekeningen - die tegenwoordig alle grote blockchains aandrijven en waarvan is bewezen dat ze kwetsbaar zijn tegen QC-aanvallen - zullen breken, wat het ENIGE authenticatiemechanisme in het systeem is. Als het eenmaal kapot gaat, is het letterlijk onmogelijk om onderscheid te maken tussen een legitieme portemonnee-eigenaar en een hacker die een handtekening van één heeft vervalst.
Als de huidige cryptografische hash-algoritmen ooit worden gekraakt, blijven honderden miljarden aan digitale activa kwetsbaar voor diefstal door kwaadwillende actoren. Ondanks deze zorgen heeft kwantumcomputing echter nog een lange weg te gaan voordat het een levensvatbare bedreiging wordt voor blockchain-technologie.
Wat is kwantumcomputers?
Hedendaagse computers verwerken informatie en voeren berekeningen uit met behulp van "bits". Helaas kunnen deze bits niet tegelijkertijd op twee locaties en in twee verschillende toestanden bestaan.
In plaats daarvan kunnen traditionele computerbits de waarde 0 of 1 hebben. Een goede analogie is het in- of uitschakelen van een lichtschakelaar. Als er bijvoorbeeld een paar bits zijn, kunnen die bits op elk moment slechts één van de vier mogelijke combinaties bevatten: 0-0, 0-1, 1-0 of 1-1.
Vanuit een meer pragmatisch oogpunt, impliceert dit dat het een gemiddelde computer waarschijnlijk behoorlijk wat tijd kost om gecompliceerde berekeningen te voltooien, namelijk die waarbij rekening moet worden gehouden met elke mogelijke configuratie.
Quantumcomputers werken niet onder dezelfde beperkingen als traditionele computers. In plaats daarvan gebruiken ze iets dat kwantumbits of "qubits" wordt genoemd in plaats van traditionele bits. Deze qubits kunnen tegelijkertijd in de toestanden 0 en 1 naast elkaar bestaan.
Zoals eerder vermeld, kunnen twee bits slechts tegelijkertijd een van de vier mogelijke combinaties bevatten. Een enkel paar qubits kan echter alle vier tegelijkertijd opslaan. En het aantal mogelijke opties groeit exponentieel met elke extra qubit.
Recent: Wat de Ethereum Merge betekent voor de laag-2-oplossingen van de blockchain
Als gevolg hiervan kunnen kwantumcomputers veel berekeningen uitvoeren en tegelijkertijd verschillende configuraties overwegen. Denk bijvoorbeeld aan de 54-qubit Sycamore-processor dat Google heeft ontwikkeld. Het was in staat om in 200 seconden een berekening te voltooien die de krachtigste supercomputer ter wereld 10,000 jaar zou hebben gekost.
In eenvoudige bewoordingen zijn kwantumcomputers veel sneller dan traditionele computers, omdat ze qubits gebruiken om meerdere berekeningen tegelijk uit te voeren. Bovendien, aangezien qubits een waarde van 0, 1 of beide kunnen hebben, zijn ze veel efficiënter dan het binaire bitsysteem dat door de huidige computers wordt gebruikt.
Verschillende soorten kwantumcomputeraanvallen
Bij zogenaamde opslagaanvallen probeert een kwaadwillende partij geld te stelen door zich te concentreren op gevoelige blockchain-adressen, zoals die waarbij de openbare sleutel van de portemonnee zichtbaar is in een grootboek.
Vier miljoen Bitcoin (BTC), of 25% van alle BTC, kwetsbaar zijn voor een aanval door een kwantumcomputer vanwege eigenaren die niet-gehashte openbare sleutels gebruiken of BTC-adressen opnieuw gebruiken. De kwantumcomputer zou krachtig genoeg moeten zijn om de privésleutel te ontcijferen van het niet-gehashte openbare adres. Als de privésleutel met succes is ontcijferd, kan de kwaadwillende actor het geld van een gebruiker rechtstreeks uit zijn portemonnee stelen.
Echter, deskundigen anticiperen dat de benodigde rekenkracht om deze aanvallen uit te voeren zou miljoenen keren meer zijn dan de huidige kwantumcomputers, die minder dan 100 qubits hebben. Desalniettemin hebben onderzoekers op het gebied van kwantumcomputing de hypothese geopperd dat het aantal qubits dat in gebruik is, mogelijk bereiken 10 miljoen in de komende tien jaar.
Om zichzelf tegen deze aanvallen te beschermen, moeten cryptogebruikers voorkomen dat ze adressen hergebruiken of hun geld verplaatsen naar adressen waar de openbare sleutel niet is gepubliceerd. Dit klinkt in theorie goed, maar het kan te vervelend zijn voor dagelijkse gebruikers.
Iemand met toegang tot een krachtige kwantumcomputer kan proberen geld te stelen van een blockchain-transactie die onderweg is door een transitaanval uit te voeren. Omdat het van toepassing is op alle transacties, is de reikwijdte van deze aanval veel breder. Het uitvoeren ervan is echter een grotere uitdaging omdat de aanvaller het moet voltooien voordat de mijnwerkers de transactie kunnen uitvoeren.
In de meeste gevallen heeft een aanvaller niet meer dan een paar minuten vanwege de bevestigingstijd op netwerken als Bitcoin en Ethereum. Hackers hebben ook miljarden qubits nodig om zo'n aanval uit te voeren, waardoor het risico op een transitaanval veel kleiner is dan een opslagaanval. Desalniettemin is het nog steeds iets waar gebruikers rekening mee moeten houden.
Bescherming tegen aanvallen tijdens het transport is geen gemakkelijke taak. Om dit te doen, is het noodzakelijk om het onderliggende cryptografische handtekeningalgoritme van de blockchain om te schakelen naar een die bestand is tegen een kwantumaanval.
Maatregelen ter bescherming tegen quantum computing
Er moet nog veel werk worden verzet met kwantumcomputing voordat het kan worden beschouwd als een geloofwaardige bedreiging voor blockchain-technologie.
Bovendien zal blockchain-technologie hoogstwaarschijnlijk evolueren om het probleem van kwantumbeveiliging aan te pakken tegen de tijd dat kwantumcomputers algemeen beschikbaar zijn. Er zijn al cryptocurrencies zoals IOTA die gebruik maken van gerichte acyclische grafiek (DAG) technologie die als kwantumresistent wordt beschouwd. In tegenstelling tot de blokken waaruit een blockchain bestaat, bestaan gerichte acyclische grafieken uit knooppunten en verbindingen daartussen. De records van cryptotransacties hebben dus de vorm van knooppunten. Vervolgens worden de records van deze uitwisselingen op elkaar gestapeld.
Blokrooster is een andere op DAG gebaseerde technologie die kwantumresistent is. Blockchain-netwerken zoals QAN Platform gebruiken de technologie om ontwikkelaars in staat te stellen kwantumbestendige slimme contracten, gedecentraliseerde applicaties en digitale activa te bouwen. Roostercryptografie is bestand tegen kwantumcomputers omdat het gebaseerd is op een probleem dat een kwantumcomputer misschien niet gemakkelijk kan oplossen. De naam gegeven aan dit probleem is het Shortest Vector Problem (SVP). Wiskundig gezien is de SVP een vraag over het vinden van de kortste vector in een hoogdimensionaal rooster.
Recent: ETH Merge zal de manier veranderen waarop bedrijven Ethereum voor zaken zien
Er wordt gedacht dat de SVP moeilijk op te lossen is voor kwantumcomputers vanwege de aard van kwantumcomputing. Alleen wanneer de toestanden van de qubits volledig zijn uitgelijnd, kan het superpositieprincipe door een kwantumcomputer worden gebruikt. De kwantumcomputer kan het superpositieprincipe gebruiken wanneer de toestanden van de qubits perfect zijn uitgelijnd. Toch moet het zijn toevlucht nemen tot meer conventionele berekeningsmethoden als de toestanden dat niet zijn. Hierdoor is het zeer onwaarschijnlijk dat een kwantumcomputer erin zal slagen de SVP op te lossen. Daarom is encryptie op basis van roosters veilig tegen kwantumcomputers.
Zelfs traditionele organisaties hebben stappen gezet in de richting van kwantumbeveiliging. JPMorgan en Toshiba werken samen om te ontwikkelen kwantumsleuteldistributie (QKD), een oplossing waarvan ze beweren dat deze kwantumresistent is. Met behulp van kwantumfysica en cryptografie maakt QKD het voor twee partijen mogelijk om vertrouwelijke gegevens te verhandelen en tegelijkertijd elke poging van een derde partij om de transactie af te luisteren, te identificeren en te verijdelen. Het concept wordt gezien als een potentieel nuttig beveiligingsmechanisme tegen hypothetische blockchain-aanvallen die kwantumcomputers in de toekomst zouden kunnen uitvoeren.
Bron: https://cointelegraph.com/news/why-quantum-computing-isn-ta-threat-to-crypto-yet