رایانه های کوانتومی و blockchain Bitcoin

رایانه های کوانتومی و blockchain Bitcoin

یکی از شناخته شده ترین کاربردهای رایانه های کوانتومی شکستن مشکل ریاضی اساسی بیشتر رمزنگاری های مورد استفاده در حال حاضر است. از آنجایی که گوگل اعلام کرد که به برتری کوانتومی دست یافته است ، تعداد بیشتری مقاله در وب پیش بینی شده است که از بین بردن رمزنگاری موجود در حال حاضر به طور کلی ، و بطور ویژه بیت کوین پیش بینی کند. هدف از این مقاله ارائه یک دیدگاه متوازن در مورد خطرات ناشی از رایانه های کوانتومی به بیت کوین است.

تمرکز اصلی این مقاله پاسخ به سؤالات زیر خواهد بود:

  1. اگر یک کامپیوتر کوانتومی به اندازه کافی بزرگ موجود باشد ، در حال حاضر چند بیت کوین را می توان  استخراج کرد؟
  2. چه کاری می تواند انجام دهد تا خطر سرقت بیت کوین توسط یک مخالف با یک کامپیوتر کوانتومی را کاهش دهد؟
  3. آیا blockchain Bitcoin ذاتاً در برابر حملات کوانتومی در حال حاضر و آینده مقاوم است؟

کامپیوترهای کوانتومی و رمزنگاری

مقدار زیادی از جوهر دیجیتالی در این موضوع ریخته شده است که چگونه رایانه های کوانتومی تهدیدی برای رمزنگاری نامتقارن در حال حاضرهستند. 

در رمزنگاری نامتقارن ، یک جفت کلید خصوصی-عمومی به گونه ای تولید می شود که دو کلید رابطه ریاضی بین آنها داشته باشند. همانطور که از نام آن پیداست ، کلید خصوصی به صورت مخفی نگه داشته می شود ، در حالی که کلید عمومی در دسترس عموم است. این امر به افراد اجازه می دهد تا امضای دیجیتالی (با استفاده از کلید خصوصی خود) تولید کنند که توسط هرکسی که کلید عمومی مربوطه را دارد قابل تأیید است. این طرح برای اثبات اصالت و یکپارچگی معاملات در صنعت مالی بسیار متداول است.

امنیت رمزنگاری نامتقارن مبتنی بر یک اصل ریاضی است که “عملکرد یک طرفه” نامیده می شود. این اصل حاکی از آن است که کلید عمومی را می توان به راحتی از کلید خصوصی گرفت ، اما نه از طرف دیگر. تمام الگوریتم های شناخته شده (کلاسیک) برای استخراج کلید خصوصی از کلید عمومی به زمان نجومی برای انجام چنین محاسباتی نیاز دارند و بنابراین عملی نیستند. اما ، در سال 1994 ، ریاضیدان پیتر شور الگوریتم کوانتومی منتشر کرد که می تواند فرض امنیتی رمزنگاری نامتقارن را بشکند. این بدان معنی است که هر کس با یک کامپیوتر کوانتومی به اندازه کافی بزرگ بتواند از این الگوریتم برای استخراج یک کلید خصوصی از کلید عمومی مربوطه خود استفاده کند ، و بدین ترتیب هر امضای دیجیتالی را جعل کند.

بیت کوین 101

برای درک تأثیر رایانه های کوانتومی بر بیت کوین ، با خلاصه ای درباره نحوه عملکرد معاملات بیت کوین شروع خواهیم کرد. بیت کوین یک سیستم غیر متمرکز برای انتقال ارزش است. بر خلاف سیستم بانکی جایی که وظیفه یک بانک برای ارائه حساب بانکی به مشتریان است ، یک کاربر بیت کوین وظیفه تولید آدرس (تصادفی) خود را بر عهده دارد. با استفاده از یک روش ساده ، کامپیوتر کاربر آدرس بیت کوین تصادفی (مربوط به کلید عمومی) و همچنین یک راز (کلید خصوصی) را که برای انجام معاملات از این آدرس مورد نیاز است محاسبه می کند.

انتقال بیت کوین از یک آدرس به آدرس دیگر معامله نامیده می شود. چنین معامله ای مانند ارسال پول از یک حساب بانکی به حساب دیگر است. در بیت کوین ، فرستنده باید با تهیه یک امضای دیجیتالی مبنی بر اثبات داشتن آدرس در محل ذخیره وجه ، معامله خود را مجاز کند. به یاد داشته باشید: شخصی که دارای یک کامپیوتر کوانتومی عملیاتی است که کلید عمومی شما را دارد می تواند این امضا را جعل کند و بنابراین به طور بالقوه می تواند بیت کوین های هر کسی را خرج کند!

در شبکه بیت کوین ، تصمیمی مبنی بر اینکه معاملات در شبکه پذیرفته می شود ، در نهایت به اصطلاح استخراج کنندگان واگذار می شود. استخراج کنندگان در یک مسابقه برای پردازش دسته بعدی معاملات ، که به آن بلوک نیز گفته می شود ، رقابت می کنند. هرکسی که در این مسابقه پیروز شود ، مجاز به ساختن بلوک بعدی است و به این ترتیب سکه های جدیدی به آنها اهدا می کند. بلوک های بیت کوین بصورت متوالی با یکدیگر در ارتباط هستند. با هم ، آنها زنجیره ای از بلوک ها را تشکیل می دهند ، که به آن “blockchain” نیز می گویند.

استخراج کنندگان پیروز که بلوک جدیدی را ایجاد می کند ، آزاد است شامل هر معامله مورد نظر خود باشد. سایر استخراج کنندگان موافقت خود را با ساختن بالای بلوک هایی که با آنها موافق هستند ابراز می کنند. در صورت بروز اختلاف ، آنها در جدیدترین بلاک پذیرفته شده بنا خواهند کرد. به عبارت دیگر ، اگر یک استخراج کننده سرکش برای ساختن یک بلوک نامعتبر تلاش کند ، استخراج کنندگان صادقانه بلوک نامعتبر را نادیده گرفته و به جای آن ، بر روی جدیدترین بلوک معتبر می سازند.

اگر کامپیوترهای کوانتومی به اندازه کافی بزرگ وجود داشته باشد ، چه تعداد بیت کوین را می توان استخراج کرد؟

تصور کنید که شخصی امروز قادر به ساخت یک کامپیوتر کوانتومی است و به همین دلیل قادر به گرفتن کلیدهای خصوصی است. چند بیت کوین در معرض خطر قرار می گیرند؟

برای پاسخ به این سؤال ، ما کل بلاکچین بیت کوین را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادیم تا مشخص کنیم کدام سکه در مقابل حمله یک کامپیوتر کوانتومی آسیب پذیر است. همانطور که در بخش قبلی توضیح داده شد ، تمام سکه های موجود در آدرس های p2pk و آدرس های استفاده مجدد p2pkh در برابر حمله کوانتومی آسیب پذیر هستند. نتیجه تحلیل ما در شکل زیر ارائه شده است. این توزیع بیت کوین ها را در انواع آدرس مختلف در طول زمان نشان می دهد. همانطور که به وضوح در نمودار دیده می شود ، آدرس p2pk در سال اول وجود خود بر blockchain Bitcoin مسلط شد. جالب است که تعداد سکه های موجود در آدرس p2pk تقریباً ثابت مانده است و حدود 2میلیون بیت کوین است.فرض معقول این است که این سکه ها از طریق استخراج تولید می شوند و هرگز از آدرس اصلی آنها جابجا نشده اند.

همانطور که p2pkh 2010 معرفی شد ، به سرعت تسلط یافت. بیشتر سکه های ایجاد شده از آن زمان در این نوع آدرس ذخیره می شوند. در نمودار مشاهده می کنیم که تعداد بیت کوین های ذخیره شده در p2pkh مورد استفاده مجدد از سال 2010 تا 2014 افزایش می یابد و از آن زمان به آرامی در حال کاهش است تا به مقدار فعلی 2.5 میلیون بیت کوین برسد. این نشان می دهد که مردم معمولاً بهترین استفاده از آدرس p2pk و همچنین استفاده نکردن از آدرس p2pkh را دنبال می کنند. با این وجود ، هنوز هم بیش از 4 میلیون BTC (حدود 25٪ از کل بیت کوین ها) وجود دارند که به طور بالقوه در برابر حمله کوانتومی آسیب پذیر هستند. با قیمت فعلی این بیش از 40 میلیارد دلار است!

آیا بیت کوین توسط کامپیوترهای کوانتومی هک می شود؟

تا زمانی که این گزینه باشد و همه سکه ها در یک آدرس مقاوم در برابر کوانتومی ذخیره نشوند ، می توان از طریق آن سکه های آسیب پذیر  را هک کرد. این موضوع بر قیمت تأثیر می گذارد و بنابراین کاربرانی که سکه های خود را در آدرسهای مقاوم در برابر کوانتومی ذخیره کرده اند ، هنوز قربانی هک هستند.

آیا بیت کوین می تواند کامپیوترهای کوانتومی را زنده نگه دارد؟

رایانه های کوانتومی وارد شده اند و هر ساله مدل های جدیدی معرفی می شوند. اخیراً ، IBM در نمایشگاه الکترونیکی Consumer Electronic Model یک مدل جدید را نشان داده است . بیشتر تحقیقات محاسباتی کوانتومی در حال حاضر محدود به مؤسسات دانشگاهی و شرکتهای بزرگ است ، اما این فناوری در آینده نه چندان دور بسیار وسیع تر خواهد شد.

اما این همه خبر خوب نیست: رایانه های کوانتومی تهدیدی جدی برای بیشتر رمزنگاری های مدرن هستند. از آنجا که آنها بسیار قدرتمند هستند ، کامپیوترهای کوانتومی سرانجام قادر به شکستن بسیاری از طرح های رمزگذاری خواهند شد که در حال حاضر کاربرد گسترده ای دارند.

Cryptocurrency نیز در معرض خطر است ، زیرا بیت کوین و دیگر blockchain ها به رمزگذاری در یک سطح اساسی متکی هستند. در اینجا برخی از مشکلات احتمالی – و چند دلیل برای نگرانی وجود ندارد.

ارزهای رمزنگاری شده مقاوم در برابر کوانتوم

Cryptocurrency ارز های اصلی باید سازگار شوند ، اما برخی از آنها از ابتدا روی مقاومت کوانتومی کار کرده اند. بسیاری از الگوریتم های مقاوم در برابر کوانتومی قبلاً مانند XMSS ، Keccack و Winternitz وجود دارند که توسط پروژه هایی مانند QRL ، Hcash و IOTA استفاده می شوند .

بعضی اوقات ، این طرح ها با هم استفاده می شوند ، زیرا هر کدام کمی متفاوت عمل می کنند. و غالباً آنها نیاز دارند كه آدرسهای عمومی فقط یك بار استفاده شود ، زیرا هر معامله اطلاعات ناسازگار را نشان می دهد.

طرح های مقاوم در برابر کوانتوم بسیار دشوار است ، اما از نظر نسبتاً آسانی قابل اجرا هستند. توسعه دهندگان Blockchain به منظور اجرای یک طرح رمزگذاری مقاوم به کوانتومی ، به کامپیوتر کوانتومی احتیاج ندارند و برخی از این طرح ها در واقع بسیار کارآمد و اقتصادی هستند.

برای اطمینان از اینکه امنیت شبکه کاملاً کوانتومی است ، توسعه دهندگان به روشی نیاز دارند تا اطمینان حاصل کنند که همه کاربران و گره ها نرم افزار خود را به روز می کنند.

کامپیوترهای کوانتومی و blockchain

با تأیید کلیه رزروهای متعارف  ، ایده تغییرپذیری و ایجاد امنیت بی نظیر blockchain به طور گسترده ای پذیرفته شده است: این اعتماد به نفس عموم مردم را به دارایی های دیجیتالی پایه گذاری می کند و باعث اتخاذ انبوه می شود. با این حال ، ظهور محاسبات کوانتومی به طور بالقوه می تواند تمامیت رمزنگاری کلید عمومی ، که ستون اصلی امنیت blockchain است را به خطر اندازد.

در حالی که دامنه برنامه های کاربردی بالقوه رایانه های کوانتومی گسترده است ، یکی از مهمترین آنها در زمینه فناوری blockchain و رمزنگاری بیشتر به طور کلی امکان اجرای الگوریتم های خاص بسیار سریعتر از هر ابر رایانه موجود است. یکی از موارد مورد استفاده در مورد استفاده گسترده ، الگوریتم معروف  Shor برای تجزیه فاکتور است که می تواند بسیاری از تکنیک های رمزگذاری معاصر را منسوخ کند.

همانطور که گروهی از محققان مرکز کوانتوم روسیه در مقاله ای برای مجله Nature (طبیعت) مشاهده کردند ، یک خطر بالقوه ناشی از این واقعیت است که امنیت blockchain به شدت به عملکردهای ریاضی یک طرفه متکی است – مواردی که اجرای آن آسان است ، اما بسیار سخت تر است. برای محاسبه معکوس چنین توابع برای تولید امضاهای دیجیتال و تأیید اعتبار معاملات در دفتر کار استفاده می شود.

یک جنایتکار مجهز به یک دستگاه کوانتومی کاربردی قادر به انجام محاسبات معکوس بسیار سریع است ، که به آنها امکان جعل امضاها ، جعل هویت سایر کاربران و دسترسی به دارایی های دیجیتالی آنها را می دهد. در زمینه استخراج ، چنین بازیگری مخرب می تواند روند به روز کردن دفترچه ، دستکاری تاریخ معامله و سکه های دو برابر را به عهده بگیرد.

محققان روسی اظهار داشتند كه معماران سیستمهای رمزگذاری شده باید اقدامات احتیاطی را علیه این تهدید فوراً آغاز كنند. یک راه حل می تواند جایگزینی امضاهای دیجیتالی معمولی با رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم باشد – نوع الگوریتم های امنیتی که بطور خاص برای مقاومت در برابر حمله از یک کامپیوتر کوانتومی به اندازه کافی قدرتمند طراحی شده اند. فیزیکدانان روس پیشنهاد کردند ، یک راه حل دیگر تنها با ظهور یک اینترنت کوانتومی که هنوز چند دهه از آن فاصله دارد ، در دسترس خواهد بود. این معماری ارتباطی بی سیم آینده نگر ، بر اساس ارتباط بین ذرات کوانتومی درگیر از راه دور ، تعداد زیادی مدل و طرح جدید blockchain را باز خواهد کرد.

 استفاده از رمزنگاری كوانتومی خودداری كنید و مستقیماً در ساختن سیستم های مبتنی بر كوانتوم ، از blockchain استفاده كنید. مدل آنها توصیف یک blockchain بر اساس قطبهای نه تنها در فضا ، بلکه در زمان است. تلاش برای تغییر گذشته نگر سابقه معاملات ، رمزگذاری شده توسط تاریخ حالات ذرات واحد با گذشت زمان ، بدون از بین بردن ذرات به طور کلی غیرممکن است. با این وجود تحقق این مدل تا زمانی که یک اینترنت کوانتومی فعال شود ، غیرممکن خواهد بود.

آیا کامپیوترهای کوانتومی می توانند Blockchain را خراب کنند؟

رایانه های کوانتومی بسیار قدرتمند می شوند و سریعتر از آنچه انتظار می رود مردم پیشرفت می کنند. با این حال ، قابلیت های آنها blockchain را خراب نمی کند. … “تهدیدی واقعی برای رایانه های کوانتومی رمزنگاری blockchain در کوتاه مدت وجود ندارد

آخرین مطالب وبلاگ
دریافت ماینر یک ساعته رایگان
دریافت ماینر یک ساعته رایگان

آموزش ثبت نام در سامانه آی ماینر و دریافت ماینر یک ساعته رایگان ماینر یک...

خرید ماینر بیت کوین از آی ماینر
خرید ماینر بیت کوین از آی ماینر

ماینر بیت کوین چیست؟ از کجا ماینر بخریم؟ خرید ماینر بیت کوین: اکنون دیگر با...

آموزش استخراج بیت کوین با آی ماینر
آموزش استخراج بیت کوین با آی ماینر

چگونه از سامانه آی‌ماینر بیت کوین استخراج کنیم؟ در ادامه با کلیپ‌ آموزش استفاده از...

Change Language

English پارسی Türk русский العربية
آی ماینر