شبکه بیت کوین احتمالا در آینده توسط کامپیوترهای کوانتومی هک خواهد شد!

هک بیت کوین توسط کامپیوترهای کوانتومی دور از انتظار نیست. به عقیده دانشمندان انگلستانی هک بلاک چین بیت کوین پایان کار بازار ارز دیجیتال است. به گزارش Independent مارک وبر (Mark Webber) فیزیکدان کوانتومی در دانشگاه ساسکس (Sussex) در نتیجه تحقیقات اخیر تیم تحت سرپرستی وی اعلام کرد شکستن الگوریتم رمزنگاری بیت‌ کوین با ابررایانه‌هایی که در آینده توسعه پیدا می‌کنند امکان‌پذیر است. در حال حاضر، شبکه بیت کوین به عنوان پرچمدار بازار ارز دیجیتال، از امنیت بالایی برخوردار است. دستگاه‌های کنونی برای رسیدن به قدرت پردازشی مورد نیاز جهت هک بیت کوین راه طولانی در پیش دارند، اما ماجرای کامپیوترهای کوآنتومی متفاوت است!

کامپیوتر کوانتومی چیست؟

کامپیوترهای کوانتومی به جای بیت از کیوبیت‌ها (Qubit) استفاده می‌کنند که به آنها اجازه می‌دهد تا بی‌نهایت داده‌های بیشتری را در مقایسه با کامپیوترهای معمولی پردازش کنند. با این کامپیوترهای کوانتومی هک شبکه بیت کوین دور از انتظار نیست. در ماه نوامبر (آبان)، غول فناوری ایالات متحده، شرکت IBM، از یک تراشه محاسباتی کوانتومی 127 کیوبیتی رونمایی کرد که برای اولین بار محدوده 100 کیوبیتی را شکست.

وبر و همکارش تخم ین می‌زنند که یک کامپیوتر کوانتومی باید حداقل 13 میلیون کیوبیت (قدرت) داشته باشد تا بتواند سیستم رمزنگاری بیت کوین را در یک روز بشکند. قابل ذکر است محققان بر این باورند که 300 میلیون کیوبیت برای کامپیوترهای کوانتومی در آینده «قابل دستیابی» است که تهدیدی برای بزرگترین ارز دیجیتال خواهد بود. اگر بلاک چین اولین ارز دیجیتال رمزنگاری شده واقعا هک شود، قیمت بیت کوین رسما به سمت صفر میل خواهد کرد!

کامپیوترهای کوانتومی چطور کار می‌کنند؟

کامپیوترهای کوآنتومی ماشین‌هایی هستند که از ویژگی‌های فیزیک کوآنتوم برای ذخیره داده‌ها و انجام محاسبات استفاده می‌کنند. در این کامپیوترها واحد اصلی حافظه یک بیت کوانتومی یا کیوبیت است. به عنوان مثال هشت بیت برای یک کامپیوتر معمولی کافی است تا هر عددی بین 0 تا 255 را نشان دهد، اما هشت کیوبیت برای یک کامپیوتر کوانتومی باید باشد تا هر عددی بین 0 تا 255 را همزمان نمایش دهد. چند صد کیوبیت مرکب برای نمایش اعدادی بیشتر از اتم‌های موجود در جهان کافی است! کیوبیت‌ها با استفاده از سیستم‌های فیزیکی مانند اسپین الکترون یا جهت‌گیری فوتون ساخته می‌شوند. این نحوه کار کامپیوترهای کوانتومی هک شبکه بیت کوین را امکان‌پذیر می‌کند.

اینجاست که کامپیوترهای کوانتومی برتری خود را نسبت به کامپیوترهای معمولی نشان می‌دهند. در شرایطی که تعداد زیادی ترکیب وجود دارد، کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند آنها را به طور همزمان در نظر بگیرند. با این حال ممکن است، موقعیت‌های زیادی وجود داشته باشد که کامپیوترهای معمولی نسبت به کامپیوترهای کوآنتومی عملکرد بالاتری داشته باشند، بنابراین بهتر است کامپیوترهای نسل آینده، ترکیبی از کامپیوترهای معمولی و کوآنتومی باشند.

تهدید کامپیوتر کوانتومی برای امنیت رمزنگاری شبکه‌های بلاک چین

بر اساس داده‌های اخیر به دست آمده در سایت Blockchain، هش ریت بیت کوین 321 میلیون تراهش (TH/s) است که در یک سال گذشته رشد بی‌سابقه‌ای را تجربه کرده است. هک بیت کوین توسط کامپیوترهای کوآنتومی دور از انتظار نیست، ولی به دلیل امنیت بالایی که در این سیستم وجود دارد، برای رسیدن به این امر راه طولانی در پیش است. قدرت شبکه بیت کوین از رمزنگاری بسیار قوی آن است. اما چه می‌شود اگر روزی در آینده نه چندان دور کامپیوترها به قدرتی دست پیدا کنند که استانداردهای رمزنگاری فعلی دیگر قدرت مقابله با آن‌ها را نداشته باشند؟

این وعده و خطر پردازش کوانتومی است. پردازش کوانتومی فناوری جدیدی است که به کامپیوترها اجازه می‌دهد با استفاده از قوانین فیزیک کوانتوم، سرعت محاسبات را بهبود بخشند و حجم داده‌ای بسیار فراتر از توان کامپیوترهای امروزی را پردازش کنند. در حال حاضر کامپیوترهای کوانتومی در مراحل ابتدایی قرار دارند و در بازار عرضه نشده‌اند، اما چه بسا ورودشان به بازار نزدیک‌تر از آن باشد که همه گمان می‌کنند.

یکی از مطرح‌ترین راه‌های گشودن قفل کلید خصوصی بیت کوین (با اینکه تا به حال با موفقیت به انجام نرسیده است) شیوه‌ای به نام حمله جستجوی فراگیر (Brute Force) بر روی خود کلید خصوصی بیت کوین است.

حمله بروت فورس یا حمله جستجوی فراگیر در واقع یک جستجوی کامل و جامع خودکار توسط کامپیوتر برای پیدا کردن ترکیب‌های صحیح کلید خصوصی دیگران است که اگر ترکیب درست پیدا شود، شخصی غیر از مالک اصلی به تمام موجودی حساب بیت کوین وی دسترسی خواهد داشت.

مشکل اصلی افرادی که قصد هک حساب‌های بیت کوین را دارند این است که کلید خصوصی عددی بین 1 و 2^256 یا به عبارتی دیگر 115 کوادرو ویجینتیلیون (عدد 1 با 75 صفر در مقابلش) است که تخمین زده می‌شود این عدد از مجموع کل اتم‌های عالم هستی بیشتر باشد. این سطح از محاسبات اعدادی توسط کامپیوترهای امروزی قابل پردازش نیست، مگر اینکه برای انجامش صدها سال زمان داشته باشید.

پردازش کوانتومی در چه مرحله‌ای است؟

فناوری کامپیوترهای کوانتومی همین الان هم آغاز به کار کرده است. در ماه فوریه 2021 (بهمن 1399) شرکت مایکروسافت سرویسی به نام اژور کوانتوم (Azure Quantum) را راه‌اندازی کرد که برای تجهیز مستقیم کامپیوترهای شرکت مایکروسافت به فناوری کوانتومی بود. در چین شرکت تولید کامپیوتر اسپین کیو (SpinQ) درحال کار بر روی کامپیوترهای کوانتومی است و قصد دارد آن‌ها را تنها به قیمت 5,000 دلار به بازار عرضه کند. در ماه مارس 2022 (اسفند 1400) مرکز امنیت سایبری ناتو اعلام کرد که در فضایی شبیه به عصر پساکوانتوم، جریان ارتباطی ایمن را با موفقیت آزمایش کرده است.

امکان نابودی بلاک چین بیت کوین با کامپیوتر کوانتومی وجود دارد؟

بیت کوین زمانی بسیار در معرض خطر قرار می‌گیرد که تراکنش‌ها در صف انتظار برای ثبت شدن هستند. البته این وضعیت خیلی طول نمی‌کشد. حدودا هر 10 دقیقه بلاک‌های جدید در بلاک چین بیت کوین استخراج می‌شوند (البته تمام تراکنش‌های واجد شرایط در اولین بلوک در دسترس درج نمی‌شوند). به محض اینکه تراکنش‌ها در بلوک اطلاعاتی ثبت شوند، دیگر نمی‌توان آنها را دستکاری کرد؛ هرچند به صورت نظری این امکان وجود دارد که قبل از ثبت تراکنش، از روی یک کلید خصوصی یک نمونه جعلی ساخته شود و به هکر این امکان را بدهد تا قبل از تایید بلاک جدید بر روی بلاک چین، دارایی کیف پول ارز دیجیتال کاربر را به سرقت ببرد.

آقای اندرسن چنگ (Andersen Cheng)، مدیر عامل شرکت پست کوانتوم (Post-Quantum)، به یکی از منابع خبری گفت:

هنگامی که کلید عمومی لو برود، یک کامپیوتر کوانتومی می‌تواند در چندین دقیقه یا حداکثر چند ساعت با سرعت نسبتا بالایی کلید خصوصی را پیدا کند.

اما به نظر آقای چنگ خطر اصلی الزاما دستکاری شدن تراکنش‌ها نیست، بلکه از بین رفتن اعتماد است. او در آوریل 2022 (فروردین 1401) گفت:

تهدید اصلی این نیست که کامپیوترهای کوانتومی توانایی رمزگشایی از اطلاعات کلیدهای خصوصی را دارند یا نه. بحث بیشتر بر سر این است که کامپیوترهای کوانتومی بتوانند بدون اطلاع شما کلید خصوصی‌تان را کپی کنند و به این ترتیب اعتماد را در تمام پروسه امضای تراکنش از بین ببرند.

البته هنوز به آن مرحله نرسیده‌ایم. به گفته مارک وبر (Mark Webber) از دانشگاه ساسکس انگلستان (Sussex)، شکستن این سطح از رمزنگاری نیاز به کامپیوتر کوانتومی با قدرت پردازش 1.9 میلیارد کیوبیتس (Qubits) دارد. این مقدار به طرز حیرت آوری بالا است، مخصوصا وقتی در نظر بگیرید که قدرتمندترین کامپیوتر کوانتومی شرکت آی بی ام (IBM) تنها 127 کیوبیتس دارد. همانطور که آقای چنگ قبلا گفته بود کامپیوترهای کوانتومی به این زودی به بازار نمی‌آیند، اما صنعت رمز ارزها نیز نباید خطر رایانش کوانتومی و تهدیدهای احتمالی‌اش را نادیده بگیرد. آقای چنگ در این رابطه گفت:

وقتی مردم می‌گویند نیازی نیست نگران کامپیوترهای کوانتومی باشیم و اینکه تا آمدن این تکنولوژی 10، 20 یا 30 سال فاصله است، آنها عمدتا در مورد کامپیوترهایی صحبت می‌کنند که برای مصارف تجاری و شخصی به فروش می‌رسند. اما در دنیای امنیت سایبری این خطر بسیار نزدیک‌تر است.

ویتالیک بوترین (Vitalik Buterin)، یکی از موسسین اصلی اتریوم، در توییتی در سال 2019 گفت:

در یک کلام، حس من تا به این لحظه نسبت به بحث‌های اخیر درباره برتری کوانتومی در مقابل رایانش کوانتومی حقیقی، مانند بمب هیدروژنی در مقابل فیوژن هسته‌ای است. واضح است که یک پدیده و توانایی استخراج قدرت از آن وجود دارد، اما هنوز از مرحله بهره‌وری برای مصارف کارآمد فاصله زیادی دارد.

اما در حقیقت با توجه به برخی از تخمین‌ها، ممکن است فاصله ما تا عرضه کامپیوترهای کوانتومی که بتوانند سیستم‌های رمزنگاری شده را قفل‌شکنی کنند، فقط 5 سال باشد. اندرسن چنگ گفت:

نگرانی ما از طراحی و اجرای یک نمونه اولیه عظیم اما بدساخت از کامپیوتر کوانتومی است که برای شکستن رمزنگاری‌های فعلی و منجر شدن به خطراتی که پیش‌تر گفتم کافی به نظر می‌رسد. اما در نهایت چیزی که اجتناب ناپذیر است، نیاز مبرم کل اکوسیستم رمز ارزها به ایمن شدن در مقابل حملات کامپیوترهای کوانتومی است.

چاره چیست؟

بسیاری در فکر شیوه اجتناب از این مشکل بالقوه هستند، مشکلی که نه تنها بیت کوین و رمز ارزها را، بلکه حتی دیگر سیستم‌های مبتنی بر رمزنگاری مانند بانک‌ها را هم تحت الشعاع قرار می‌دهند.

محققین امپریال کالج (Imperial College)، سافت فورکی (Soft Fork) از بیت کوین را پیشنهاد داد‌ه‌اند که اجازه می‌دهد رمز ارزها به صورت امن به والت‌های ایمن در مقابل حملات کوانتومی انتقال داده شوند و برخی دیگر پیشنهاد کرده‌اند تا سایز کلیدهای بیت کوین افزایش یابد.

شرکت مدیریت دارایی رمز ارزی کوین شرز (CoinShares) در سایت خود نوشته است که ساختار و ماهیت خود بیت کوین باعث می‌شود که رایانش کوانتومی در برابر آن غیرعقلانی یا حتی غیرمنطقی باشد.

ما بر این باوریم که ترکیب هزینه‌ی توسعه و توانایی فنی لازم برای اجرا کردن یک سیستم کوانتومی نمایانگر این است که از منظر فنی و اقتصادی توان رقابت با ماینرهای آسیک (ASIC) را در حال حاضر ندارند و چه بسا هیچوقت هم نخواهند داشت.

با این وجود کوین شرز توصیه کرده است که برای عبور از این تهدید، دهه‌ی آتی صرف اصلاح زیرساخت رمزنگاری‌های فعلی شود.

تهیه شده در بیت 24