Što kvantno računalstvo znači za bitcoin?
Posljednjih dana digla se mala medijska bura oko Googleove najave o Willowu, njegovom novom kvantnom računalu i uočenoj prijetnji bitcoinu. Većina analize otkriva nevjerojatno površinsko razumijevanje toga kako će kvantno računalstvo promijeniti kriptografiju, kao i kako bitcoin ostaje otporan na ove vrste tehnološkog napretka. Bacit ćemo dublji pogled na kvantno računalstvo i prijetnju koju ono predstavlja bitcoinu. U određenim će trenucima postati tehnički, ali to je neophodno da zagrebemo po površini i doista shvatimo stanje igre.
Ukratko, kvantno računalstvo sigurno će zahtijevati promjenu protokola bitcoina u sljedećih nekoliko godina, slično nadogradnjama računala koje je pokrenulo Y2K. Bit će to skupa i dugotrajna vježba, ali ne i egzistencijalna prijetnja samom bitcoinu. I neće biti pogođen samo bitcoin, budući da je ono o čemu zapravo govorimo sposobnost kvantnih računala da provale svaki vrstu kriptografije koju danas koristimo u financijama, trgovini, bankarstvu itd.
Teško je ne zapitati se proizlazi li nešto od ove uzbune oko kraja bitcoina iz neke vrste dinamike “kiselog grožđa”. Kritičari koji su dugo izbjegavali bitcoin – bilo zato što ne vjeruju da bi ikada mogao funkcionirati, negoduju zbog njegovog izazova vladinoj kontroli ili jednostavno žale što nisu ulagali kad je bio jeftiniji – koriste Googleove vijesti o kvantnom računalstvu kako bi predvidjeli pad bitcoina. Ove reakcije često govore više o predrasudama skeptika nego o ranjivostima samog bitcoina.
Nije samo problem s bitcoinom
Googleovo kvantno računalo Willow može napraviti izračune sa 105 qubita, a vjeruje se da su njegovi rezultati (od sada) relativno točni. Iako je 105 qubita veliki korak u procesorskoj snazi u odnosu na prijašnja kvantna računala, razbijanje bitcoinove enkripcije zahtijevalo bi 200 do 400 milijuna qubita. Da bi se postigla ova sposobnost u roku od 10 godina, kvantno računanje moralo bi porasti preko 324% godišnje, što je daleko iznad očekivanja.
Unatoč tome, kvantno računalstvo prijetnja je bitcoinu koju treba shvatiti ozbiljno. Bitkoinov protokol morat će se ažurirati kako bi bio kvantno otporan, i to što prije. Razgovori u zajednici bitcoin programera o tome kada i kako to učiniti već su počeli. Nakon što se ove ideje više učvrste, prijedlog poboljšanja Bitcoina ili BIP bit će objavljen online za nastavak rasprave i eksperimentiranja. Ako i kada zajednica odabere bilo koje određeno rješenje, ono će stupiti na snagu kada ga usvoji većina bitcoin čvorova.
Promjene koje dolaze u bitcoin kako bi se suočio s ovim izazovom blijede su u usporedbi s onim što će biti potrebno od milijuna drugih sigurnih računalnih protokola i mreža. Napor da se nadograde cijeli svjetski kriptografski protokoli bit će red veličine složeniji od priprema za Y2K.
Fokusiranjem na to kako će kvantno računalstvo utjecati na kriptovalute propušta se puno važnija točka: kraj enkripcije nije samo problem bitcoina, to je problem svega. Prijelaz u postkvantni svijet bit će temeljni izazov okosnici moderne civilizacije.
Enkripcija je posvuda
Šifriranje je temelj modernog života, podupirući gotovo svaki aspekt društva omogućenog tehnologijom. Financijski sustavi oslanjaju se na RSA enkripciju za osiguranje transakcija internetskog bankarstva, osiguravajući da su osjetljivi detalji poput brojeva kreditnih kartica i vjerodajnica računa sigurni od krađe. Bez enkripcije nema bankarskog sustava.
Platforme e-trgovine koriste iste principe za zaštitu podataka o plaćanju dok se kreću između kupaca i prodavača. Bez enkripcije nema e-trgovine.
Bolnice i pružatelji zdravstvenih usluga oslanjaju se na enkripciju za premještanje elektroničkih zdravstvenih zapisa i obradu plaćanja. Bez enkripcije nema modernog medicinskog sustava.
Vladine agencije koriste enkripciju kako bi osigurale povjerljive komunikacije, štiteći nacionalne tajne od potencijalnih protivnika. Bez enkripcije nema nacionalne sigurnosti.
Šifrirane naredbe osiguravaju uređaje interneta stvari (IoT), od povezanih automobila do pametnih kućnih sustava, sprječavajući zlonamjerne aktere da preuzmu kontrolu nad svakodnevnom tehnologijom. Bez enkripcije nema pametnih uređaja.
Žetva sada, dešifriranje kasnije
Iako bismo još mogli biti godinama ili čak desetljećima udaljeni od kraja konvencionalnih metoda šifriranja, pripreme za kvantnu nadmoć već su počele u svjetlu prijetnje “žetva sada, dešifriranje kasnije”.
Jedna od ključnih značajki enkripcije je da vam omogućuje slanje sigurne poruke preko nesigurnog kanala. Na primjer, kada se prijavite na svoj bankovni račun na kućnom računalu, vaša se lozinka šifrira prije nego što se putem interneta pošalje vašoj banci. Usput može proći kroz brojne poslužitelje koji bi ga teoretski mogli spremiti i pohraniti. Međutim, budući da je lozinka šifrirana, spremili bi niz besmislica. Da ste loš glumac, ne biste mogli dešifrirati lozinku, pa bi njeno spremanje bilo besmisleno.
To jest, osim ako ih ne spremate godinama ili desetljećima, čekajući dan kada možete dešifrirati podatke pomoću kvantnog računala koje tek treba biti izumljeno.
To možda nema smisla za lozinku banke. Kao i mnogi drugi šifrirani podaci, vjerojatno bi bili irelevantni nakon određenog vremenskog horizonta, čak i da su dešifrirani desetljećima kasnije. Lozinke se mijenjaju, računi se zatvaraju, ljudi umiru, a tvrtke prestaju postojati. Međutim, u nekim domenama šifrirani podaci mogu biti korisni godinama ili čak desetljećima nakon što su spremljeni – podaci poput državnih tajni ili glavnih popisa zaporki koji se ponovno koriste na različitim platformama.
Ako se očekuje da će kvantno računalstvo probiti enkripciju za nekoliko godina ili desetljeća, napadači u osjetljivim domenama poput obrane i obavještajne službe sada bi (i sigurno jesu) skupljali šifrirane podatke, čak i ako su trenutačno nedešifrirani i beskorisni. Stoga su temelji za prijelaz na postkvantnu kriptografiju već počeli biti postavljeni.
Postkvantna kriptografija
Dok će kvantna računala s vremenom razbiti današnje metode šifriranja, također bi se mogla koristiti za razvoj još naprednijih kriptografskih algoritama. Drugim riječima, kvantno računalstvo ne označava kraj same kriptografije, već prijelaz s današnjih kriptografskih algoritama na novije, kvantno otporne.
Ovaj prijelaz je već u tijeku. Postkvantna kriptografija (PQC) je aktivno polje istraživanja, stvarajući obećavajuća poboljšanja koja imaju za cilj osigurati sustave od budućih kvantnih prijetnji uz očuvanje temeljnih načela kriptografske sigurnosti. Bitcoin, i sve ostalo, morat će iskoristiti napredak u PQC-u kako bi održao svoj integritet.
Temelj PQC-a leži u matematičkim problemima za čije rješavanje kvantna računala nisu prikladna. Za razliku od današnje kriptografije, koja se oslanja na problem diskretnog logaritma i cjelobrojnu faktorizaciju – a oba bi se mogla učinkovito riješiti dovoljno snažnim kvantnim računalom – PQC algoritmi izgrađeni su na različitim matematičkim okvirima. To uključuje kriptografiju temeljenu na rešetki, multivarijatne polinomske jednadžbe i potpise temeljene na raspršivanju, a sve to obećava u odupiranju kvantnim napadima.
Vremenski okvir za postkvantnu kriptografiju
Nacionalni institut za standarde i tehnologiju (NIST) bio je na čelu ovih nastojanja, koordinirajući globalnu inicijativu za standardizaciju kvantno otpornih kriptografskih algoritama. Nakon godina rigorozne evaluacije, NIST je 2022. najavio niz kandidata za algoritme za postkvantne kriptografske standarde, s fokusom na praktičnu implementaciju i široku primjenjivost u različitim industrijama.
Iako će prijelaz na PQC biti složen, on već poprima oblik. Memorandum o nacionalnoj sigurnosti 10 (NSM-10) odredio je ciljni datum 2035. za prelazak saveznih sustava na kvantno otporne kriptografske metode. Međutim, određeni sustavi s dugoročnim potrebama za povjerljivošću, poput vladinih komunikacija ili sigurnih financijskih transakcija, mogu zahtijevati ranije usvajanje zbog svojih povećanih profila rizika. NIST preporučuje davanje prioriteta kvantno otpornim shemama za uspostavljanje ključeva u protokolima kao što su TLS i IKE, koji podupiru sigurnu komunikaciju na internetu.
Put naprijed za PQC ne uključuje samo ažuriranje kriptografskih standarda već i osiguravanje kompatibilnosti s postojećim sustavima. Ovo je zastrašujući zadatak, s obzirom na različite primjene enkripcije u različitim industrijama, ali ključan je za održavanje povjerenja u povezanom, digitalnom svijetu. Budući da NIST nastavlja surađivati s akademskom zajednicom, industrijom i vladama, široko prihvaćanje PQC-a predstavlja vitalni korak u osiguranju interneta za budućnost.
Civilizacijska nadogradnja
Naši digitalni životi morat će se nadograditi kako bi bili kvantno otporni, jedan po jedan protokol. Postoji toliko mnogo protokola koji se oslanjaju na enkripciju da će neizbježno biti nekih pogrešaka i hakiranja dok budu nadograđivani da budu kvantno otporni. Budući da je Bitcoin jedinstveni protokol koji je tako kritičan za globalne financije, nema sumnje da će biti jedan od prvih koji će izaći na tržište.
Prijelaz na postkvantnu kriptografiju može biti izazovan, ali činjenica da je neophodna je uzbudljiva – to signalizira da ulazimo u eru kvantnog računalstva. Ova transformativna tehnologija obećava napredak u područjima od medicine do naprednih materijala, otvarajući mogućnosti i inovacije koje danas jedva možemo zamisliti.