Google предупреждает, что шифрование Bitcoin может быть взломано с использованием меньшего количества квантовых ресурсов, чем ожидалось.

По мере развития квантовых вычислений стоимость атаки на Bitcoin может резко снизиться.

В новом анализе Google предупреждает, что криптовалютные активы, такие как Bitcoin и Ethereum, могут быть уязвимы для квантовых атак гораздо раньше, чем предполагалось ранее.

Исследование показывает, что квантовые компьютеры, работающие с алгоритмом Шора, могут решить задачу дискретного логарифмирования эллиптической кривой (ECDLP) с длиной 256 бит, которая обеспечивает безопасность большинства блокчейнов, используя меньшее количество кубитов и логических вентилей.

Исследователи Google оценивают, что 1200–1450 логических кубитов и 70–90 миллионов квантовых вентилей могут взломать 256-битное шифрование Bitcoin за считанные минуты, что может быть выполнено на менее чем 500 000 физических кубитов.

Эти результаты указывают на то, что квантовые атаки могут стать осуществимыми гораздо раньше, чем предполагалось ранее.

Кошельки Bitcoin под угрозой

Будущие квантовые угрозы для Bitcoin зависят от того, какая аппаратная платформа будет развиваться быстрее, по мнению Google. Быстрые системы могут позволить проводить атаки практически мгновенно во время транзакций, в то время как более медленные системы будут первоначально нацелены на хранимые средства.

Как отмечено в статье, основными уязвимостями являются повторное использование адресов, устаревшие типы кошельков и раскрытие открытых ключей во время транзакций, при этом миллионы BTC уже находятся под угрозой.

Атаки "on-spend", когда транзакция перехватывается и эксплуатируется до подтверждения, могут быть осуществимы в течение примерно 10-минутного интервала времени блока Bitcoin. Это ставит под сомнение давнее предположение, что комиссии за транзакции и скорость сети обеспечат достаточную защиту от квантовых противников.

Миллиарды долларов в неактивном состоянии под угрозой

Помимо активных транзакций, наиболее вероятной первоочередной целью могут быть неактивные активы.

По оценкам исследователей, около 1,7 миллиона Bitcoin, стоимостью десятки миллиардов долларов, остаются в устаревших форматах кошельков, известных как P2PK, многие из которых, как считается, недоступны из-за утерянных ключей.

Эти активы нельзя обновить до стандартов, устойчивых к квантовым воздействиям, и в конечном итоге их может разблокировать тот, кто первым получит доступ к криптографически значимому квантовому компьютеру (CRQC).

Это создает то, что аналитики описывают как "фиксированный призовой фонд" для будущих злоумышленников, начиная от государственных акторов и заканчивая частными компаниями, и обеспечение соблюдения порядка может оказаться сложной задачей в децентрализованной и глобальной системе.

Майнинг в безопасности, хотя и не полностью

Хотя квантовые компьютеры могут представлять угрозу для криптографии Bitcoin, Google отмечает, что сам процесс майнинга не находится под немедленной угрозой. Преимущества квантовых вычислений, полученные благодаря алгоритму Гровера, ограничены, и традиционные ASIC-майнеры по-прежнему доминируют в эффективности.

Однако внезапные атаки могут нарушить экономику сети. Успешная квантовая атака может снизить стоимость Bitcoin, уменьшить стимулы для майнеров и скомпрометировать производительность и безопасность сети.

Обновление Taproot улучшает конфиденциальность, но подвергает Bitcoin квантовым атакам

Google предупреждает, что криптографические скрипты Bitcoin могут быть подвержены квантовым атакам.

Средства контролируются с помощью UTXO, открытых ключей и цифровых подписей, что делает уязвимость во время транзакций критически важной.

Адреса ранних версий и Taproot особенно уязвимы, в то время как стандартные адреса сохраняют некоторую защиту до тех пор, пока не будут использованы.

В отчете отмечается, что Taproot представляет собой компромисс между функциональностью и квантовой безопасностью, и вводится P2MR как будущий тип скрипта, предназначенный для сохранения преимуществ Taproot при одновременном снижении квантовых рисков.

37 миллионов ETH под угрозой

По мнению Google, квантовые вычисления могут оказать более серьезное влияние на Ethereum, чем на Bitcoin.

Смарт-контракты не имеют постквантовой криптографии, что делает код уязвимым, а BLS-подписи в Proof-of-Stake создают системные риски, если будет скомпрометировано достаточное количество валидаторов.

Сетевые решения второго уровня Ethereum также полагаются на квантово-уязвимые KZG-коммиты, что может позволить создать постоянные "черные входы".

Эффективное смягчение последствий требует массовой координации, ручного обновления контрактов, более быстрой ротации ключей и перехода к постквантовой криптографии во всей экосистеме.

За пределами Bitcoin и Ethereum

Квантовые уязвимости распространяются далеко за пределы Bitcoin и Ethereum, затрагивая форки, боковые цепи, криптовалюты, обеспечивающие конфиденциальность, и стейблкоины, - подчеркивает Google.

Многие цепи по-прежнему используют криптографию на основе ECDLP, что делает средства и конфиденциальность уязвимыми, в то время как мультиподписные мосты и административные ключи создают дополнительные риски.

Даже блокчейны, обеспечивающие конфиденциальность, такие как Zcash или Mimblewimble, могут подвергаться ретроспективным атакам, что может привести к раскрытию прошлых транзакций или эксплуатации инфляции.

Полный переход к постквантовой криптографии (PQC) достижим

Платформы блокчейна все чаще используются для размещения токенизированных активов реального мира, включая облигации и недвижимость. По прогнозам экспертов, объем рынка превысит 16 триллионов долларов к 2030 году, и они предупреждают, что угрозы, связанные с квантовыми вычислениями, могут стать системным риском для всей финансовой системы.

В то время как краткосрочные меры смягчения последствий, такие как ротация ключей и обновления протоколов, могут снизить уровень риска, только переход к PQC обеспечит долгосрочную безопасность от внезапных квантовых угроз, - отмечает Google.

Полный переход к постквантовой криптографии возможен, но только если работа начнется сейчас, - подчеркивают исследователи Google.

Новые криптографические подходы, включая системы на основе решеток и хешей, уже проходят тестирование и внедряются в некоторых сетях.

Некоторые проекты, такие как QRL и Abelian, были созданы с учетом квантовой устойчивости, в то время как другие, такие как Algorand, Solana и XRP Ledger, экспериментируют с квантово-безопасными интеграциями. Фонд Ethereum также усилил усилия по модернизации основной инфраструктуры для обеспечения постквантовой безопасности.

Google призывает криптосообщество подготовиться к квантовым атакам заранее, принять PQC, устранить краткосрочные уязвимости и ответственно делиться информацией для защиты как средств, так и доверия общественности.