Fidelity Digital Assets och Kvantdatorer
Fidelity Digital Assets varnar för att framtida kvantdatorer kan härleda Bitcoins privata nycklar från exponerade offentliga nycklar, vilket utgör ett hot mot medlen. Ett föreslaget hash-baserat signatursystem kan stärka säkerheten, även om större signaturer skulle kunna minska transaktionsgenomströmningen och komplicera plånboksåterställning. Enligt en analys från Fidelity Digital Assets, publicerad den 1 september, kan Bitcoins skydd av privata nycklar så småningom behöva ersättas eller kompletteras.
Kryptografiskt Relevanta Kvantdatorer
Kryptografiskt relevanta kvantdatorer (CRQCs) existerar för närvarande inte, men tillräckligt kraftfulla system skulle kunna undergräva de matematiska antaganden som säkrar transaktionsautorisering och därmed sätta medlen i risk.
”Att minimera nyckelstorleken för att bevara Bitcoins transaktionsgenomströmning förblir en viktig fråga, även om påverkan kan vara mindre uttalad med tanke på det nuvarande tillståndet av en nästan tom mempool.”
Privata nycklar gör det möjligt för bitcoinägare att auktorisera transaktioner utan att förlita sig på en mellanhand. Plånböcker använder en privat nyckel för att producera en digital signatur som bevisar kontroll utan att avslöja den hemliga nyckeln. Denna relation mellan privata nycklar, offentliga nycklar och transaktionssignaturer utgör grunden för Bitcoin-ägande och självförvaring.
Nuvarande Signaturmetoder
De flesta standard Bitcoin-transaktioner använder Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) eller Schnorr-signaturer. Schnorr-signaturer blev tillgängliga genom Taproot, med Bitcoin Improvement Proposal (BIP) 340 som specificerar Schnorr-signaturer och BIP 341 som fastställer Taproots utgiftsregler. BIP 341 tilldelades i januari 2020 innan uppgraderingen aktiverades 2021. Båda systemen förlitar sig på svårigheten att lösa det elliptiska kurvans diskreta logaritmproblem med klassiska datorer.
Hotet från Kvantdatorer
En tillräckligt kraftfull kvantdator som kör Shors algoritm skulle kunna lösa detta problem och härleda privata nycklar från motsvarande offentliga nycklar. Forskning har minskat vissa uppskattningar för de resurser som behövs för att attackera elliptisk kurv-kryptografi, vilket har fört Bitcoin-kvant-säkerhetsdebatten i större fokus, även om befintliga kvantsystem fortfarande ligger långt under kryptografiskt relevanta kapaciteter.
Kvantresistenta Signatursystem
Forskare utvärderar kvantresistenta signatursystem som förlitar sig på hashfunktioner snarare än elliptisk kurv-kryptografi. SHRINCS utkastsspecifikation kombinerar en kompakt tillståndsberoende signaturväg med en större tillståndsfri fallback. Dess nuvarande design specificerar en 48-byte offentlig nyckel, tillståndsberoende signaturer som sträcker sig från 548 till 4 619 byte, och en 5 777-byte tillståndsfri signatur.
Den tillståndsberoende vägen kräver att signeringsenheter spårar vilka engångssignaturnycklar som redan har använts. Förlorat eller korrupt tillstånd förhindrar plånboken från att säkert fortsätta genom den vägen, medan SHRINCS fallback drar på algoritmer från National Institute of Standards and Technology’s SLH-DSA-standard publicerad den 13 augusti 2024. Det tillståndsfria alternativet bevarar åtkomst men förbrukar avsevärt mer blockutrymme.
Framtida Lösningar och Utmaningar
Fidelity Digital Assets Research beskrev hur en framtida kvantresistent Bitcoin-uppgradering skulle kunna tillgodose olika säkerhetskrav:
”SHRINCS representerar en potentiell väg framåt som en nyligen formaliserad BIP. Men Bitcoins tekniska begränsningar och ineffektiviteten kopplad till större kvantresistenta signaturer tyder på att en framtida lösning kan likna Bitcoins nuvarande tillstånd.”
Bitcoins befintliga signaturer förblir långt mindre än ledande post-kvantalternativ, vilket skapar en direkt avvägning mellan framtida säkerhet och nätverkskapacitet. Större signaturer skulle förbruka mer blockutrymme, höja transaktionskostnader under perioder av trängsel och begränsa hur många överföringar gruvarbetare skulle kunna bekräfta. Andra bedömningar har funnit att vissa kvant-säkra signatursystem skulle kunna öka transaktionsdata kraftigt.
Implementering och Samarbete
Implementering av SHRINCS eller ett annat kvantresistent system skulle kräva nya konsensusregler, potentiellt genom en bakåtkompatibel mjuk gaffel. Plånboksleverantörer, gruvarbetare, nodoperatörer, börser och förvaringsinstitut skulle också behöva stödja övergången. Fidelity gick tillsammans med åtta andra finansiella och kryptoföretag i juli för att finansiera ett Bitcoin-säkerhetsinitiativ på 15 miljoner dollar som inkluderar kvantresistensforskning.
Fidelity, en finansiell jätte som förvaltar 7,1 biljoner dollar i tillgångar, har också engagerat sig i Washingtons intensifierande kryptodebatt genom att uppmana senatorer att…
