Исследователь StarkWare представил схему квантово-устойчивых транзакций Bitcoin

Исследователь из StarkWare опубликовал схему с открытым исходным кодом, предназначенную для защиты транзакций Bitcoin от атак с использованием квантовых компьютеров, используя только существующие правила консенсуса сети — без необходимости проведения softfork, обновления протокола и координации на уровне всего сообщества.

Проект, названный Quantum Safe Bitcoin (QSB), был выпущен на GitHub Авиху Леви, главным продуктовым офицером StarkWare и ведущим исследователем Bitcoin в компании, который ранее был соавтором ColliderScript, протокола, позволяющего выполнять вычисления с состоянием в Bitcoin без внесения изменений в протокол. Леви также был соавтором BIP-360, предложения по созданию квантово-устойчивых адресов, которое было включено в официальный репозиторий BIP в феврале — предложения, которое, в отличие от QSB, потребовало бы проведения softfork.

«В StarkWare работают одни из лучших хакеров в мире», — написал Эрик Уолл, соучредитель Taproot Wizards и член совета директоров Starknet Foundation, в X. «Это прекрасно видеть, когда хакеры используют свои навыки во благо».

QSB основан на Binohash, технике интроспекции транзакций, разработанной Робином Линусом из ZeroSync и Стэнфордского университета, которая была продемонстрирована в основной сети Bitcoin в феврале.

Не требуется softfork

Отсутствие необходимости проведения softfork является тем, что отличает QSB. Большинство путей защиты Bitcoin от квантовых атак, включая BIP-360 и схемы подписи на основе хешей, такие как SPHINCS+, требуют изменений на уровне протокола, которые должны пройти через печально известный медленный и противоречивый процесс управления Bitcoin.

Этот процесс управления все чаще рассматривается как реальная уязвимость. В докладе Google Quantum AI, опубликованном 30 марта, было заключено, что для взлома криптографии эллиптических кривых Bitcoin может потребоваться менее 500 000 физических кубитов — примерно в 20 раз меньше, чем предыдущие оценки. В докладе также предупреждалось, что достаточно продвинутая машина может получить закрытый ключ из открытого ключа примерно за девять минут, что находится в пределах 10-минутного интервала блоков Bitcoin. Компания Google сама установила срок до 2029 года для перехода своих собственных служб аутентификации на постквантовую криптографию.

QSB полностью обходит вопрос управления. Схема работает в рамках самых строгих существующих ограничений скриптов Bitcoin — 201 оператор и ограничение в 10 000 байт для скрипта — и может использоваться любым желающим, готовым заплатить примерно от 75 до 150 долларов США за вычислительные ресурсы облачных GPU и отправить свою транзакцию непосредственно майнеру через сервис, такой как Slipstream от MARA.

StarkWare находится в центре усилий по защите Bitcoin от квантовых угроз. Соучредитель Эли Бен-Сассон утверждал, что Bitcoin должен начать реагировать на квантовую угрозу прямо сейчас.

Как это работает

Стандартные транзакции Bitcoin используют схему цифровой подписи под названием ECDSA для подтверждения права собственности на средства. Квантовый компьютер, работающий с алгоритмом Шора, может обратить этот процесс подписи, получая закрытые ключи из открытых ключей и крадя монеты.

QSB заменяет модель безопасности. Вместо того, чтобы полагаться на математическую сложность эллиптических кривых, которые квантовые компьютеры могут взломать, она опирается на сложность обратного преобразования хеш-функций, которые квантовые компьютеры не могут взломать. Схема вынуждает потенциального отправителя решить вычислительно сложную задачу, связанную с хешированием, которая привязывает транзакцию к определенному набору параметров. Любая попытка изменить транзакцию делает недействительным решение этой задачи, требуя от злоумышленника повторить всю работу с нуля.

В результате достигается примерно 118 бит безопасности против алгоритма Шора, в то время как стандартные транзакции Bitcoin в постквантовом мире обеспечивают, по сути, нулевую безопасность.

Ранняя стадия

Проект остается в стадии разработки. Поиск с использованием GPU (первый из трех этапов, необходимых для создания квантово-устойчивой транзакции) был успешно протестирован и дал допустимый результат примерно через шесть часов на восьми видеокартах Nvidia RTX PRO 6000. Однако поиск хеша и передача транзакции в блокчейн еще не были завершены полностью.

Существуют также практические ограничения. Транзакции превышают лимиты стандартной политики ретрансляции и должны отправляться напрямую майнерам. Скрипт блокировки должен быть размещен как "голый" вывод, поскольку он превышает лимит в 520 байт для скрипта выкупа P2SH.

Тем не менее, эта версия демонстрирует, что определенный уровень квантовой устойчивости может быть достигнут в Bitcoin уже сегодня — для тех, кто готов понести связанные с этим затраты — без ожидания согласия сообщества на мягкую вилку (soft fork).

Эта статья была написана при помощи ИИ. Все наши материалы проходят курацию, редактирование и проверку фактов человеком.