تاثیر کامپیوترهای کوانتومی بر بیت کوین

شبکه بیت کوین به دلیل بهره‌گیری از سیستم‌های رمزنگاری پیشرفته، از امنیت بسیار بالایی برخوردار است. اما اگر در آینده‌ای نزدیک، کامپیوترها به سطحی از پیشرفت برسند که استانداردهای رمزنگاری فعلی دیگر نتوانند امنیت لازم را فراهم کنند، چه پیامدهایی خواهد داشت؟

فناوری پردازش کوانتومی می‌تواند هم یک فرصت و هم یک تهدید باشد. این فناوری به کامپیوترها اجازه می‌دهد با استفاده از اصول فیزیک کوانتوم، محاسبات را با سرعتی بسیار بالاتر از سیستم‌های فعلی انجام دهند و حجم عظیمی از داده‌ها را پردازش کنند؛ کاری که در حال حاضر فراتر از توانایی کامپیوترهای کلاسیک است.

در حالی که کامپیوترهای کوانتومی هنوز در مراحل ابتدایی توسعه قرار دارند و به‌طور گسترده در دسترس عموم نیستند، اما ممکن است ورود آن‌ها به بازار زودتر از چیزی باشد که بسیاری انتظار دارند.

کامپیوترهای کوانتومی

کامپیوترهای کوانتومی نوعی از رایانه‌ها هستند که به جای استفاده از بیت (واحد داده در کامپیوترهای کلاسیک که تنها می‌تواند 0 یا 1 باشد)، از کیوبیت (Qubit) بهره می‌برند. ویژگی منحصربه‌فرد کیوبیت‌ها این است که می‌توانند همزمان در حالت‌های 0 و 1 قرار گیرند، که این خاصیت به نام ابرپوشانی (Superposition) شناخته می‌شود.

برای درک تفاوت، تصور کنید در یک کامپیوتر معمولی، هشت بیت می‌تواند هر عددی را بین 0 تا 255 نمایش دهد. اما در کامپیوترهای کوانتومی، هشت کیوبیت می‌تواند تمام این اعداد را به‌طور همزمان نمایش دهد، به دلیل خاصیت ابرپوشانی (Superposition).

این ویژگی به کیوبیت‌ها اجازه می‌دهد تا در حالت‌های 0 و 1 به‌طور همزمان قرار گیرند. حتی با چند صد کیوبیت، یک کامپیوتر کوانتومی قادر است مجموعه‌ای از داده‌ها را پردازش کند که فراتر از تعداد اتم‌های موجود در جهان است!

کیوبیت‌ها از طریق سیستم‌های فیزیکی مانند چرخش (اسپین) الکترون یا جهت‌گیری فوتون‌ها ساخته می‌شوند. این توانایی منحصر به‌فرد در پردازش همزمان داده‌ها، قدرتی به کامپیوترهای کوانتومی می‌دهد که می‌تواند امنیت بسیاری از سیستم‌های رمزنگاری‌شده، از جمله شبکه بیت کوین، را تهدید کند.

این ویژگی‌ها باعث می‌شوند کامپیوترهای کوانتومی توان پردازشی فوق‌العاده بالاتری نسبت به کامپیوترهای سنتی داشته باشند، به‌طوری که می‌توانند مسائلی را حل کنند که برای کامپیوترهای معمولی میلیون‌ها سال طول می‌کشد.

مزایای کامپیوترهای کوانتومی نسبت به کامپیوترهای کلاسیک

برتری اصلی کامپیوترهای کوانتومی در توانایی آن‌ها برای بررسی همزمان تعداد زیادی از ترکیبات و راه‌حل‌ها نهفته است. در مسائلی که نیاز به محاسبات پیچیده و بررسی هزاران یا میلیون‌ها گزینه دارند، کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند این فرآیند را در زمانی بسیار کوتاه انجام دهند؛ کاری که برای کامپیوترهای سنتی ممکن است سال‌ها طول بکشد.

با این حال، هنوز حوزه‌هایی وجود دارد که کامپیوترهای کلاسیک عملکرد بهتری دارند. به همین دلیل، آینده فناوری احتمالاً در ترکیب سیستم‌های کلاسیک و کوانتومی خواهد بود، به‌طوری که از مزایای هر دو برای دستیابی به کارایی حداکثری استفاده شود.

تهدید کامپیوترهای کوانتومی برای بیت کوین

یکی از مهم‌ترین نگرانی‌ها در مورد کامپیوترهای کوانتومی، توانایی آن‌ها در شکستن الگوریتم‌های رمزنگاری است که امنیت بیت کوین و سایر ارزهای دیجیتال به آن‌ها وابسته است. برای مثال، الگوریتم ECDSA که برای امضای تراکنش‌های بیت کوین استفاده می‌شود، در برابر حملات کوانتومی آسیب‌پذیر است.

• در نوامبر سال گذشته، IBM از تراشه‌ای با 127 کیوبیت رونمایی کرد که پیشرفتی بزرگ در این حوزه محسوب می‌شود. اما بر اساس تخمین‌های محققان، برای شکستن سیستم رمزنگاری بیت کوین در عرض یک روز، به یک کامپیوتر کوانتومی با حداقل 13 میلیون کیوبیت نیاز است.
• با این حال، پژوهشگران بر این باورند که دستیابی به 300 میلیون کیوبیت در آینده ممکن است، که این موضوع تهدید جدی برای امنیت بیت کوین خواهد بود.

وضعیت فعلی کامپیوترهای کوانتومی

در سال‌های اخیر، پیشرفت‌های زیادی در زمینه پردازش کوانتومی صورت گرفته است:

• مایکروسافت در فوریه 2021 (بهمن 1399) سرویس Azure Quantum را معرفی کرد تا کامپیوترهای خود را به فناوری کوانتومی مجهز کند.
• شرکت SpinQ در چین مشغول توسعه کامپیوترهای کوانتومی است و برنامه دارد این دستگاه‌ها را با قیمتی حدود 5,000 دلار به بازار عرضه کند.
• در مارس 2022 (اسفند 1400)، مرکز امنیت سایبری ناتو موفق به آزمایش ارتباطات ایمن در محیطی شبیه به دوران پساکوانتوم شد.

ارتباط رایانش کوانتومی با شبکه بلاکچین

تهدیدات امنیتی

شبکه‌های بلاکچین از الگوریتم‌های رمزنگاری همچون SHA-256 برای ایمن‌سازی داده‌ها و تضمین یکپارچگی تراکنش‌ها استفاده می‌کنند. این الگوریتم‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که شکستن آن‌ها با کامپیوترهای کلاسیک به زمان بسیار زیادی نیاز دارد.

اما کامپیوترهای کوانتومی توانایی دارند تا در مدت زمان کوتاه‌تری، مثلا در چند ساعت، این الگوریتم‌ها را شکسته و امنیت بلاکچین‌ها را به خطر بیندازند. به ویژه، در صورتی که یک کامپیوتر کوانتومی بتواند کلیدهای خصوصی را به سرعت حدس بزند، این تهدید می‌تواند به حملات سایبری منجر شود.
به همین دلیل، توسعه الگوریتم‌های رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم یکی از اولویت‌های حال حاضر است تا از امنیت سیستم‌های بلاکچین در آینده محافظت شود.

فرصت‌ها و بهبود عملکرد

از سوی دیگر، رایانش کوانتومی می‌تواند به حل برخی از چالش‌های بلاکچین کمک کند.

به عنوان مثال:

• افزایش مقیاس‌پذیری و سرعت تراکنش‌ها: کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند حجم زیادی از داده‌ها را پردازش کنند که باعث می‌شود سرعت اعتبارسنجی تراکنش‌ها و کارکرد بلاکچین بهبود یابد. این ویژگی می‌تواند شبکه‌های بلاکچین را قادر سازد تا مقیاس‌پذیری بهتری داشته باشند.
• قراردادهای هوشمند پیچیده‌تر و کارآمدتر: استفاده از محاسبات کوانتومی در بلاکچین می‌تواند باعث ایجاد قراردادهای هوشمند پیچیده‌تر و هوشمندانه‌تر شود که نسبت به نسخه‌های فعلی کارآمدتر باشند. این امکان می‌تواند منجر به پیشرفت‌هایی در برنامه‌های غیرمتمرکز (DApps) و امکان‌پذیر شدن سناریوهای جدید در سیستم‌های مالی و تجاری شود.

در نهایت، با توجه به تهدیدات بالقوه و فرصت‌هایی که کامپیوترهای کوانتومی برای بلاکچین به ارمغان می‌آورند، نیاز به توسعه الگوریتم‌های مقاوم در برابر کوانتوم و پیاده‌سازی محاسبات کوانتومی در پروتکل‌های بلاکچین احساس می‌شود تا هم از امنیت آن‌ها محافظت و هم از مزایای تکنولوژی کوانتومی بهره‌برداری شود.

فناوری‌های کوانتومی و رمزنگاری جدید

یکی از پیشرفت‌های امیدوارکننده در زمینه رمزنگاری کوانتومی، QKD (Quantum Key Distribution) است. این فناوری به‌طور خاص می‌تواند امنیت کانال‌های ارتباطی را افزایش دهد.

در صورتی که این فناوری در ارزهای دیجیتال و شبکه‌های بلاکچین به‌کار گرفته شود، می‌تواند باعث ارتقاء قابل توجه امنیت تراکنش‌ها و جلوگیری از حملات کوانتومی گردد. QKD به کمک خصوصیات کوانتومی خود، امنیت داده‌ها را تا حد زیادی افزایش می‌دهد و به یک راه‌حل آینده‌نگر برای مقابله با تهدیدات کوانتومی تبدیل می‌شود.

در نتیجه، اگرچه کامپیوترهای کوانتومی تهدیدی جدی برای امنیت شبکه‌های بلاکچین محسوب می‌شوند، اما همچنین می‌توانند فرصتی برای توسعه راه‌حل‌های نوآورانه در زمینه رمزنگاری و امنیت ارائه دهند. تحقیقات در این زمینه به سرعت در حال پیشرفت است و ممکن است در آینده‌ای نزدیک، شبکه‌های بلاکچین قادر به استفاده از فناوری‌های کوانتومی برای تقویت امنیت خود باشند.

ساخت بلاکچین بر پایه کوانتوم

با ظهور رایانه‌های کوانتومی، تهدیدی جدی برای امنیت شبکه‌های بلاکچین ایجاد شده است. همان‌طور که اشاره شد، رمزنگاری‌های کلاسیک که پایه امنیت بلاکچین‌های فعلی هستند، نمی‌توانند در برابر قدرت پردازشی کامپیوترهای کوانتومی مقاومت کنند. اما آیا می‌توان به جای مقابله با این تهدید، از فناوری کوانتومی برای ارتقای بلاکچین استفاده کرد؟

• تأثیر فناوری رایانه‌های کوانتومی بر بلاکچین و ارزهای دیجیتال: تا اینجا متوجه شدیم که اگر بلاکچین با همین ساختار و الگوریتم‌های فعلی به کار خود ادامه دهد، با پیشرفت کامپیوترهای کوانتومی، امنیت آن به خطر می‌افتد و ارزش خود را از دست می‌دهد. اما می‌توان کامپیوترهای کوانتومی و بلاکچین را در هم آمیخت و از فناوری کوانتومی برای ایجاد نسل جدیدی از بلاکچین‌ها استفاده کرد.
• آیا بلاکچین محدود به بیت‌کوین و رمزارزهاست؟ بسیاری از افراد، بلاکچین را صرفاً به‌عنوان شبکه‌ای برای ذخیره‌سازی امن تراکنش‌های بیت‌کوین می‌شناسند. اما کاربرد بلاکچین فراتر از رمزارزها است. از قراردادهای هوشمند گرفته تا برنامه‌های غیرمتمرکز (DApps)، این فناوری قابلیت ذخیره و مدیریت انواع داده‌ها را به‌صورت امن و شفاف دارد.

راه‌حل مقابله با تهدید کوانتوم: استفاده از رمزنگاری کوانتومی

رمزنگاری‌های انجام‌شده توسط رایانه‌های کلاسیک در برابر حملات کوانتومی مقاومتی ندارند. برای مقابله با این تهدید، دو راه‌حل اصلی وجود دارد:

• استفاده از الگوریتم‌های رمزنگاری کوانتومی: به‌جای تکیه بر الگوریتم‌های کلاسیک، می‌توان از رمزنگاری کوانتومی بهره برد. این نوع رمزنگاری، امنیت بلاکچین را به سطحی می‌رساند که حتی کامپیوترهای کوانتومی نیز قادر به شکستن آن نخواهند بود.
• بازطراحی بلاکچین بر اساس فناوری کوانتوم: یکی از راه‌حل‌های بنیادین، طراحی بلاکچین کوانتومی است. این روش توسط دل راجان و مت وایزر از دانشگاه ولینگتون نیوزلند پیشنهاد شد.

ساختار بلاکچین کوانتومی

بلاکچین کوانتومی از ذرات کوانتومی ساخته می‌شود. هر ذره در این شبکه، سابقه‌ای از وضعیت ذرات قبلی را در خود نگه می‌دارد. به دلیل خاصیت‌های فیزیک کوانتوم مانند درهم‌تنیدگی (Entanglement) و اصل عدم قطعیت، تغییر یا هک این ذرات غیرممکن است. بنابراین، امنیت شبکه به جای الگوریتم‌های ریاضی، بر پایه قوانین فیزیک کوانتوم استوار خواهد بود.

میزان فاصله تا فراگیری کلی کامپیوترهای کوانتومی

فناوری محاسبات کوانتومی در حال حاضر به سرعت در حال پیشرفت است. شرکت‌های بزرگ فناوری و مراکز تحقیقاتی مختلف در سراسر جهان در حال توسعه این فناوری هستند. به عنوان نمونه، در سال 2021، یکی از غول‌های فناوری سرویس جدیدی را معرفی کرد که هدف آن ادغام محاسبات کوانتومی با زیرساخت‌های کامپیوتری موجود بود.

در چین نیز یک شرکت تولیدکننده قطعات کامپیوتری روی توسعه سیستمی کوانتومی کار می‌کند و قصد دارد آن را با قیمتی حدود 5000 دلار به بازار عرضه کند، که می‌تواند نقطه عطفی در دسترسی عمومی به این فناوری باشد. همچنین، در سال 2022 یک مرکز امنیت سایبری بین‌المللی اعلام کرد که موفق به آزمایش و ایمن‌سازی جریان‌های ارتباطی در محیط‌های پساکوانتومی شده است.

با وجود این پیشرفت‌ها، کامپیوترهای کوانتومی هنوز در مراحل ابتدایی توسعه قرار دارند و برای استفاده گسترده و تجاری به زمان بیشتری نیاز دارند. با این حال، روند فعلی نشان می‌دهد که ورود این فناوری به زندگی روزمره شاید زودتر از آن چیزی باشد که انتظار می‌رود.

امکان شکستن کلید خصوصی بیت کوین

تا به امروز هیچ موردی از شکسته‌شدن کلید خصوصی بیت کوین گزارش نشده است. یکی از روش‌های تئوریکی که می‌تواند برای دسترسی به کلید خصوصی یک کیف پول بیت کوین استفاده شود، «حمله جست‌وجوی فراگیر» یا همان Brute Force است.

در این نوع حمله، کامپیوترها به‌صورت خودکار تمامی ترکیب‌های ممکن را بررسی می‌کنند تا به کلید خصوصی صحیح برسند و از این طریق به دارایی‌های فرد دیگر دست پیدا کنند.

اما چالش اصلی اینجاست: هر کلید خصوصی بیت کوین یکی از 2 به توان 256 ترکیب ممکن است. برای درک بزرگی این عدد، کافی است بدانید که تعداد کل اتم‌های جهان بسیار کمتر از این مقدار تخمینی است. به همین دلیل، حتی پیشرفته‌ترین کامپیوترهای امروزی هم برای پیدا کردن چنین کلیدی به میلیون‌ها سال پردازش مداوم نیاز دارند، که این امر عملاً غیرممکن است.

همچنین با توجه به داده‌های به‌دست‌آمده از سایت Blockchain، هش ریت بیت کوین به 321 میلیون تراهش بر ثانیه (TH/s) رسیده است که نشان‌دهنده رشد چشمگیری در قدرت پردازش این شبکه در سال گذشته است. در حالی که هک بیت کوین توسط کامپیوترهای کوانتومی هنوز عملی نشده، اما با پیشرفت این فناوری این را هم باید در نظر گرفت که امکان نفوذ به چنین شبکه‌هایی در آینده دور از انتظار نیست.

نقطه ضعف بیت کوین در صف تأیید تراکنش‌ها

بیت کوین زمانی در معرض خطر قرار می‌گیرد که تراکنش‌ها در صف انتظار برای ثبت شدن هستند. این مرحله کوتاه مدت است، چرا که هر 10 دقیقه یک بلاک جدید استخراج می‌شود. با این حال، همه تراکنش‌ها فوراً در اولین بلاک موجود قرار نمی‌گیرند.

تا زمانی که یک تراکنش تأیید و در بلاک چین ثبت شود، امکان تغییر یا دستکاری آن وجود دارد. در این بازه زمانی، اگر یک هکر بتواند با کمک کامپیوترهای کوانتومی کلید خصوصی را بازسازی کند، می‌تواند دارایی‌های کاربر را قبل از تأیید نهایی تراکنش به سرقت ببرد.

نابودی بیت کوین در دنیای پساکوانتومی

در دنیای پساکوانتومی، خطراتی برای بیت کوین وجود دارد، اما این به معنای نابودی قطعی آن نیست. تراکنش‌های بیت کوین قبل از تأیید در صف انتظار قرار می‌گیرند و اگر کلید عمومی آن‌ها فاش شود، نظریه‌اً یک کامپیوتر کوانتومی می‌تواند کلید خصوصی مربوطه را پیش از تأیید تراکنش پیدا کند. این موضوع می‌تواند امنیت وجوه کاربران را به خطر بیندازد.

با این حال، طبق گفته مارک وبر از دانشگاه ساسکس، برای شکستن رمزنگاری بیت کوین به کامپیوتری با 1.9 میلیارد کیوبیت نیاز است، در حالی که پیشرفته‌ترین کامپیوتر کوانتومی IBM تنها 127 کیوبیت دارد. بنابراین، تهدید فوری به نظر نمی‌رسد.

پیامدهای هک بلاک چین بیت کوین

اگر کامپیوترهای کوانتومی به نقطه‌ای برسند که بتوانند بلاک چین بیت کوین را هک کنند، این اتفاق می‌تواند عواقب شدیدی داشته باشد:

• سقوط قیمت بیت کوین: از بین رفتن اعتماد به امنیت بیت کوین می‌تواند باعث کاهش شدید قیمت آن شود، به‌طوری که حتی ممکن است ارزش آن به صفر نزدیک شود.
• تأثیر بر سایر ارزهای دیجیتال: از آنجایی که بسیاری از ارزهای دیجیتال از الگوریتم‌های مشابهی استفاده می‌کنند، این تهدید می‌تواند کل بازار ارزهای دیجیتال را تحت تأثیر قرار دهد.
• آسیب به سیستم‌های مالی و بانکی: تهدیدهای کوانتومی محدود به ارزهای دیجیتال نیستند و می‌توانند سیستم‌های بانکی و مالی سنتی را نیز در معرض خطر قرار دهند.

گرچه دستیابی به چنین قدرت پردازشی هنوز در مراحل ابتدایی است، اما صنعت بلاک چین و ارزهای دیجیتال باید از همین حالا به فکر توسعه رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم باشند تا بتوانند در برابر این تهدیدات احتمالی ایمن بمانند.

کامپیوترهای کوانتومی و استخراج بیت‌کوین

رابطه بین کامپیوترهای کوانتومی و بیت‌کوین تنها به تهدید امنیتی رمزنگاری محدود نمی‌شود؛ استخراج بیت‌کوین نیز یکی از بخش‌هایی است که می‌تواند تحت تأثیر پیشرفت‌های این فناوری قرار بگیرد. استخراج که اساس عملکرد شبکه بیت‌کوین و الگوریتم اجماع آن است، ممکن است با ورود کامپیوترهای کوانتومی دچار تغییرات اساسی شود.

تأثیر کامپیوترهای کوانتومی بر فرآیند استخراج بیت‌کوین

افزایش سرعت محاسبات توابع هش 

استخراج بیت‌کوین شامل حل پازل‌های پیچیده ریاضی است که به ثبت تراکنش‌ها و افزودن بلاک‌های جدید به بلاک‌چین کمک می‌کند. این فرآیند به شدت به محاسبات توابع هش وابسته است.

کامپیوترهای کوانتومی، به دلیل قابلیت پردازش موازی و الگوریتم‌های پیشرفته مانند الگوریتم Grover، می‌توانند این توابع هش را بسیار سریع‌تر از کامپیوترهای کلاسیک محاسبه کنند. این موضوع می‌تواند به استخراج‌کنندگان مجهز به سخت‌افزارهای کوانتومی اجازه دهد تا در مقایسه با دیگران، بلاک‌های بیشتری را در زمان کوتاه‌تری حل کنند.

تأثیر بر تنظیم سختی شبکه: پروتکل بیت‌کوین

به گونه‌ای طراحی شده است که سختی استخراج را به‌طور خودکار تنظیم می‌کند تا زمان تولید هر بلاک تقریباً 10 دقیقه باقی بماند. اما اگر کامپیوترهای کوانتومی بتوانند مسائل استخراج را به شکل قابل‌توجهی سریع‌تر حل کنند، این تعادل به هم می‌ریزد.

شبکه ممکن است نیاز به تنظیمات سخت‌تری پیدا کند تا بتواند با توان پردازشی جدید سازگار شود، اما این امر ممکن است کافی نباشد، زیرا سرعت محاسبات کوانتومی می‌تواند از ظرفیت تنظیم سختی فعلی شبکه فراتر رود.

برهم خوردن تعادل الگوریتم اجماع PoW

الگوریتم اجماع اثبات کار (Proof of Work) که پایه و اساس امنیت بیت‌کوین است، بر اساس رقابت میان ماینرها برای حل مسائل ریاضی عمل می‌کند. الگوریتم Shor، که توسط کامپیوترهای کوانتومی قابل اجرا است، می‌تواند توانایی حل مسائل پیچیده را چند برابر افزایش دهد. این امر می‌تواند به عدم تعادل در رقابت استخراج منجر شود و نهادهایی که به این تکنولوژی دسترسی دارند، به راحتی قدرت را در دست بگیرند.

خطر تمرکز قدرت استخراج

1. تمرکز قدرت در دست نهادهای محدود: اگر فناوری کوانتومی تنها در اختیار چند نهاد یا کشور باشد، این امر می‌تواند به تمرکز قدرت استخراج منجر شود. نهادهایی که به کامپیوترهای کوانتومی دسترسی دارند، می‌توانند بخش عمده‌ای از فرآیند استخراج را کنترل کنند و حتی حملات 51 درصدی را اجرا نمایند. چنین حملاتی می‌توانند باعث دوبار خرج کردن (double-spending) یا تغییر در تاریخچه تراکنش‌ها شوند.
2. تأثیر بر استخرهای استخراج: استخرهای استخراج (Mining Pools) که در آن استخراج‌کنندگان منابع محاسباتی خود را برای دستیابی به پاداش‌های ثابت‌تر ترکیب می‌کنند، نیز در معرض تهدید قرار خواهند گرفت. اگر ماینرهای مجهز به سخت‌افزار کوانتومی به استخرها بپیوندند، می‌توانند به سرعت سهم عمده‌ای از پاداش‌ها را کسب کنند و نابرابری شدیدی در توزیع پاداش‌ها ایجاد کنند. از سوی دیگر، ممکن است استخرهای سنتی به تدریج غیرفعال شوند یا در معرض حملات کوانتومی قرار گیرند.

کارآمدی کامپیوترهای کوانتومی در استخراج بیت‌کوین

در فرآیند استخراج بیت‌کوین، مسائل پیچیده ریاضی باید حل شوند که این کار با استفاده از کامپیوترهای کوانتومی به طور قابل توجهی سریع‌تر از کامپیوترهای کلاسیک انجام می‌شود. اما در حال حاضر، تأثیر دقیق محاسبات کوانتومی بر استخراج بیت‌کوین هنوز مشخص نیست و محققان در حال بررسی پتانسیل‌های آن هستند.

افزایش بهره‌وری و خطرات امنیتی

در حالی که کامپیوترهای کوانتومی ممکن است بهره‌وری استخراج را افزایش دهند، احتمالاً خطر هک کوانتومی نیز در شبکه بیت‌کوین را افزایش می‌دهند. تکنیک‌های رمزنگاری مبتنی بر کلید عمومی که برای محافظت از بیت‌کوین استفاده می‌شوند، در معرض تهدیدهای رایانه‌های کوانتومی قرار دارند. هک کوانتومی به حملات سایبری گفته می‌شود که از محاسبات کوانتومی برای شکستن سیستم‌های رمزنگاری استفاده می‌کند.

رمزنگاری کلید عمومی

رمزنگاری کلید عمومی یک الگوریتم ریاضی است که به دو طرف امکان ارتباط امن بدون نیاز به تبادل کلید مخفی را می‌دهد. این روش مبتنی بر پیچیدگی‌های خاص ریاضی است، مانند محاسبه لگاریتم‌های گسسته یا فاکتورگیری اعداد صحیح بزرگ که برای رایانه‌های سنتی چالش‌برانگیز هستند. اما رایانه‌های کوانتومی قادر به حل این مسائل با سرعت بالاتری هستند و این مسئله می‌تواند امنیت شبکه‌های بلاک‌چین مانند بیت‌کوین را تهدید کند.

راه‌حل‌های رمزنگاری کوانتومی

محققان در حال بررسی رمزنگاری کوانتومی و الگوریتم‌های مقاوم در برابر حملات کوانتومی برای حفاظت از شبکه‌های بلاک‌چین هستند. این روش‌ها به شبکه‌های بیت‌کوین کمک خواهند کرد تا در برابر حملات رایانه‌های کوانتومی مقاوم‌تر شوند.

آینده استخراج کوانتومی بیت‌کوین

در حال حاضر، هیچ کامپیوتر کوانتومی وجود ندارد که بتواند استخراج بیت‌کوین را مؤثرتر از رایانه‌های معمولی انجام دهد. اما با پیشرفت‌های فناوری کوانتومی در آینده، ممکن است استخراج کوانتومی بیت‌کوین به واقعیت تبدیل شود و تاثیرات بزرگی بر این فرایند بگذارد.

راهکارهای احتمالی برای مقابله با تهدیدات کوانتومی در استخراج

1. تغییر الگوریتم‌های استخراج: یکی از راهکارهای پیشنهادی برای مقابله با تهدیدات کوانتومی، تغییر الگوریتم‌های استخراج به روش‌های مقاوم در برابر محاسبات کوانتومی است. برای مثال، برخی از ارزهای دیجیتال در حال بررسی استفاده از الگوریتم‌های اجماع جایگزین مانند اثبات سهام (Proof of Stake) هستند که کمتر به توان محاسباتی وابسته است.
2. تنظیم مجدد پروتکل بیت‌کوین: ممکن است نیاز به سافت فورک یا حتی هارد فورک برای تغییر ساختار پروتکل بیت‌کوین باشد تا الگوریتم‌های استخراج و رمزنگاری آن به نسخه‌های کوانتوم‌مقاوم ارتقا پیدا کنند. این تغییرات می‌توانند فرآیند استخراج را مجدداً متعادل کنند و از تمرکز قدرت جلوگیری نمایند.
3. گسترش تحقیقات در رمزنگاری پساکوانتومی: افزایش سرمایه‌گذاری در تحقیقات رمزنگاری پساکوانتومی و توسعه سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای مقاوم در برابر محاسبات کوانتومی می‌تواند به کاهش تأثیر این تهدیدات کمک کند. این فناوری‌ها می‌توانند به تدریج جایگزین روش‌های فعلی شوند و امنیت بلندمدت بیت‌کوین را تضمین کنند.
4. تأثیر کامپیوترهای کوانتومی بر بازار رمز‌ارزها: در دنیای کریپتو، امنیت رمزنگاری نقشی اساسی دارد. الگوریتم‌هایی مثل SHA-256 و ECDSA که ستون‌های امنیتی بیت‌کوین و سایر رمزارزها را تشکیل می‌دهند، به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که شکستن آن‌ها با فناوری‌های فعلی غیرممکن به نظر می‌رسد. اما با ظهور کامپیوترهای کوانتومی، این امنیت به چالش کشیده می‌شود. اگر این کامپیوترها بتوانند این الگوریتم‌ها را در زمان کوتاهی بشکنند، امنیت والت‌ها و تراکنش‌ها به خطر می‌افتد.
5. تراشه ویلو و نگرانی‌های امنیتی جدید: در دسامبر 2024، قیمت بیت‌کوین پس از رشد مداوم، به دلیل نگرانی‌ها درباره‌ی تراشه کوانتومی جدید گوگل به نام ویلو، دچار افت شد. ویلو با قدرت پردازشی خارق‌العاده‌اش می‌تواند مسائلی را که برای ابرکامپیوترهای کلاسیک میلیاردها سال طول می‌کشد، در چند دقیقه حل کند. این پیشرفت باعث ایجاد نگرانی‌هایی در مورد آسیب‌پذیری امضای دیجیتال ECDSA شد که برای تایید تراکنش‌های بیت‌کوین استفاده می‌شود. اما باید توجه داشت که شکستن رمزنگاری بیت‌کوین نیاز به حدود 13 میلیون کیوبیت دارد، در حالی که ویلو تنها 105 کیوبیت دارد. بنابراین، در حال حاضر این تهدید بیشتر در حد تئوری باقی می‌ماند. با این حال، توسعه سریع این فناوری نشان می‌دهد که بازار رمز‌ارزها باید برای مقابله با چالش‌های احتمالی آینده آماده باشد.
6. آینده رمزنگاری در عصر کوانتوم: ویتالیک بوترین، هم‌بنیان‌گذار اتریوم، معتقد است که حداقل تا سال 2030 زمان داریم تا به‌طور جدی با تهدید کامپیوترهای کوانتومی روبه‌رو شویم. این بازه زمانی فرصتی است برای توسعه الگوریتم‌های مقاوم در برابر رایانش کوانتومی، که می‌تواند امنیت بازار رمز‌ارزها را تضمین کند.

در نهایت، هرچند که کامپیوترهای کوانتومی در حال حاضر تهدیدی فوری برای رمزنگاری موجود ایجاد نمی‌کنند، اما روند پیشرفت آن‌ها نشان می‌دهد که نیاز به تدابیر امنیتی جدید و نوآورانه در بازارهای مالی و رمز‌ارزها بیش از پیش احساس می‌شود.

محاسبات کوانتومی و کاهش مصرف انرژی بیت‌کوین

محاسبات کوانتومی می‌توانند به‌طور چشم‌گیری مصرف انرژی در فرآیند استخراج بیت‌کوین را کاهش دهند و کارایی این فرآیند را بهبود بخشند. یکی از روش‌های مهم در این زمینه، بازتولید کوانتومی است که می‌تواند روند حل توابع هش مورد نیاز برای استخراج بیت‌کوین را سرعت بخشد و به استخراج بیت‌کوین کمک کند که کارآمدتر از روش‌های سنتی باشد. این امر ممکن است منجر به کاهش مصرف انرژی به میزان قابل توجهی شود.

آنیل کوانتومی، که نوعی از محاسبات کوانتومی است، می‌تواند به ماینرها کمک کند تا عملکرد هش را به‌طور قابل توجهی سریع‌تر و کارآمدتر از ماینرهای ASIC حل کنند. این موضوع به ویژه در استخراج بیت‌کوین که نیازمند پردازش پیچیده است، اهمیت دارد و می‌تواند به کاهش میزان انرژی مصرفی در این فرآیند کمک کند.

رمزنگاری پساکوانتومی

در حالی که کامپیوترهای کوانتومی در نهایت قادر به شکستن روش‌های رمزنگاری فعلی خواهند بود، این فناوری همچنین می‌تواند برای توسعه الگوریتم‌های رمزنگاری پیشرفته‌تر استفاده شود. به عبارت دیگر، محاسبات کوانتومی پایان رمزنگاری به خودی خود نیست، بلکه یک انتقال از الگوریتم‌های رمزنگاری امروزی به الگوریتم‌های جدید و بومی کوانتومی است.

رمزنگاری پساکوانتومی (PQC) یک حوزه فعال در تحقیقات است که پیشرفت‌های امیدوارکننده‌ای را تولید می‌کند که هدف آن‌ها تأمین امنیت سیستم‌ها در برابر تهدیدات آینده کوانتومی است، در حالی که اصول بنیادین امنیت رمزنگاری را حفظ می‌کنند. بیت‌کوین و سایر سیستم‌ها باید از پیشرفت‌های رمزنگاری پساکوانتومی برای حفظ یکپارچگی خود استفاده کنند.

مبنای رمزنگاری پساکوانتومی

رمزنگاری پساکوانتومی بر روی مشکلات پیچیده‌ای بنا شده است که کامپیوترهای کوانتومی به خوبی قادر به حل آن‌ها نیستند. برخلاف رمزنگاری امروزی که به مفهومی ریاضی به نام «مسئله لگاریتم گسسته» و تجزیه عدد صحیح متکی است، که هر دو می‌توانند توسط یک کامپیوتر کوانتومی قدرتمند به طور مؤثر حل شوند، الگوریتم‌های رمزنگاری پساکوانتومی بر پایه چارچوب‌های کاملاً متفاوتی ساخته شده‌اند.

این چارچوب‌ها شامل رمزنگاری مبتنی بر شبکه‌ها، معادلات چندجمله‌ای چندمتغیره و امضاهای مبتنی بر هش هستند که همگی در برابر حملات کوانتومی از پتانسیل بالایی برخوردارند.

زمان‌بندی رمزنگاری پساکوانتومی

موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) در خط مقدم این تلاش‌ها قرار دارد و یک ابتکار جهانی را برای استانداردسازی رمزنگاری پساکوانتومی هماهنگ می‌کند. پس از سال‌ها ارزیابی دقیق، در سال 2022، NIST مجموعه‌ای از الگوریتم‌های کاندیدای استانداردهای رمزنگاری پساکوانتومی را معرفی کرد که بر روی پیاده‌سازی عملی و قابلیت کاربرد وسیع آن‌ها در صنایع مختلف تمرکز دارد.

در حالی که انتقال به رمزنگاری پساکوانتومی پیچیده خواهد بود، اما این روند در حال شکل‌گیری است. مذکوره امنیت ملی 10 (NSM-10) تاریخ هدفی را برای مهاجرت سیستم‌های فدرال به روش‌های رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم تا سال 2035 تعیین کرده است.

با این حال، برخی از سیستم‌ها که در معرض حملات «ذخیره اکنون، رمزگشایی بعداً» قرار دارند، مانند ارتباطات دولتی یا تراکنش‌های مالی امن، ممکن است به دلیل پروفایل‌های ریسک بالاتر به پذیرش زودتری نیاز داشته باشند. برای پوشش دادن به بیشتر زمینه‌ها، NIST پیشنهاد می‌کند که در اولویت قرار دادن طرح‌های مقاوم در برابر کوانتوم برای ایجاد کلید در پروتکل‌هایی مانند TLS و IKE که ارتباطات امن اینترنت را پشتیبانی می‌کنند، اولویت‌بندی شود.

مسیر پیش رو برای رمزنگاری پساکوانتومی

مسیر پیش رو برای رمزنگاری پساکوانتومی شامل به‌روزرسانی استانداردهای رمزنگاری و همچنین اطمینان از سازگاری با سیستم‌های موجود است. این یک کار دشوار است، با توجه به کاربردهای متنوع رمزنگاری در صنایع مختلف، اما این امر برای حفظ اعتماد در دنیای متصل دیجیتال ضروری است. همانطور که NIST به همکاری با دانشگاه‌ها، صنایع و دولت‌ها ادامه می‌دهد، پذیرش گسترده رمزنگاری پساکوانتومی گام مهمی در آینده‌نگری اینترنت خواهد بود.

نقش اعتماد کاربران و آینده امنیت بیت کوین

اندرسن چنگ، مدیرعامل شرکت Post-Quantum، معتقد است که حتی پیش از آنکه رایانه‌های کوانتومی قادر به شکستن رمزنگاری بیت‌کوین شوند، اعتماد کاربران به این شبکه ممکن است دچار تزلزل شود. به گفته او، نگرانی اصلی تنها افشای کلیدهای خصوصی نیست، بلکه تضعیف اعتماد عمومی به سیستم‌های امضای دیجیتال است که هسته اصلی امنیت بیت‌کوین را تشکیل می‌دهند.

چنگ هشدار می‌دهد که تهدیدات کوانتومی ممکن است زودتر از حد انتظار وارد فضای امنیت سایبری شوند. برخی تخمین‌ها نشان می‌دهند که در پنج سال آینده، کامپیوترهای کوانتومی ممکن است توانایی شکستن سیستم‌های رمزنگاری سنتی را پیدا کنند. بااین‌حال، او تأکید می‌کند که این به معنای یک تهدید فوری برای بیت‌کوین نیست، بلکه زنگ خطری برای توسعه روش‌های رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم محسوب می‌شود.

دیدگاه متخصصان درباره تهدید کوانتومی

فعالان بازار ارزهای دیجیتال نظرات متفاوتی درباره تأثیر کامپیوترهای کوانتومی بر آینده رمزارزها دارند. برخی این فناوری را تهدیدی جدی برای امنیت بلاکچین می‌دانند، در حالی که برخی دیگر معتقدند که هنوز برای نگرانی زود است.

اندرسن چنگ، مدیرعامل شرکت Post-Quantum، از جمله کسانی است که دیدگاه مثبتی نسبت به این فناوری ندارد. شرکت او بر توسعه راهکارهایی برای مقابله با تهدیدات ناشی از ظهور کامپیوترهای کوانتومی تمرکز دارد. چنگ هشدار داده و به‌صراحت اعلام کرده است که کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند امنیت بیت‌کوین را از بین ببرند.

در مقابل، ویتالیک بوترین، یکی از بنیان‌گذاران اتریوم، دیدگاهی محتاطانه‌تر دارد. او معتقد است که کامپیوترهای کوانتومی هنوز فاصله زیادی تا تأثیرگذاری عملی بر بلاکچین دارند. در یکی از نقل‌قول‌های معروف خود، بوترین این فناوری را با بمب هیدروژنی برای همجوشی هسته‌ای مقایسه کرده و گفته است که دستاوردهای اخیر در محاسبات کوانتومی ثابت می‌کنند که این فناوری ممکن است روزی به واقعیت تبدیل شود، اما هنوز راه زیادی تا استفاده عملی از آن باقی مانده است.

از سوی دیگر، چارلز هاسکینسون، ریاضی‌دان، بنیان‌گذار کاردانو و از بنیان‌گذاران سابق اتریوم، رویکردی پیشگیرانه در پیش گرفته است. او بارها در پلتفرم ایکس (توییتر سابق) به اهمیت امنیت بلاکچین در برابر تهدیدات کوانتومی اشاره کرده و به تلاش‌های بنیاد IOHK در این زمینه پرداخته است. دو سال پیش، او با اعلام توسعه نسخه آزمایشی ارز دیجیتال مقاوم در برابر محاسبات کوانتومی توسط کاردانو، نوشت که اولین بلاک کوانتومی کاردانو توسعه یافته است.

با وجود دیدگاه‌های متفاوت، یک نکته مشخص است: کامپیوترهای کوانتومی در آینده می‌توانند چالش‌هایی جدی برای امنیت رمزارزها ایجاد کنند، اما راهکارهای مقابله با آن‌ها نیز در حال توسعه هستند.

ادعای دانشمندان روسی در مورد بلاکچین مقاوم در برابر حملات کوانتومی

جالب است بدانید که تیمی از دانشمندان روسی ادعا کرده‌اند که موفق به طراحی بلاکچینی مقاوم در برابر حملات کوانتومی شده‌اند. این بلاکچین می‌تواند از داده‌های رمزنگاری‌شده مانند ارزهای دیجیتال در رایانه‌های کوانتومی محافظت کند.

برای اثبات این ادعا، این تیم فناوری خود را بر روی داده‌های یکی از بزرگ‌ترین بانک‌های روسیه، یعنی گازپروم پیاده‌سازی کرده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که نفوذ به این بلاکچین حتی با رایانه‌های کوانتومی پیشرفته نیز بسیار دشوار خواهد بود.

الکساندر لوفسکی، یکی از اعضای این تیم، توضیح داد که در این روش به جای استفاده از امضای دیجیتال، از رمزگذاری کوانتومی استفاده می‌شود که لایه امنیتی جدیدی به شبکه اضافه می‌کند.

تاثیر کامپیوترهای کوانتومی بر آینده ارز دیجیتال

تاثیر کامپیوترهای کوانتومی بر آینده ارز دیجیتال موضوعی پیچیده و چالش‌برانگیز است که به تغییرات عمده‌ای در امنیت و الگوریتم‌های رمزنگاری وابسته به ارزهای دیجیتال خواهد انجامید.

این تاثیرات در چند بخش مهم قابل بررسی هستند:

تهدید الگوریتم‌های رمزنگاری کلاسیک

الگوریتم Shor که توسط پیتر شور در سال 1995 معرفی شد، یک تهدید جدی برای بسیاری از الگوریتم‌های رمزنگاری کلاسیک است که در حال حاضر اساس سیستم‌های امنیتی ارزهای دیجیتال را تشکیل می‌دهند. این الگوریتم قادر است به طور کارآمد مسائل ریاضی مانند فاکتورسازی اعداد صحیح را حل کند که اساس الگوریتم‌های امنیتی مانند RSA است.

از آنجا که بسیاری از ارزهای دیجیتال از این نوع رمزنگاری‌ها استفاده می‌کنند، ظهور کامپیوترهای کوانتومی می‌تواند امنیت این سیستم‌ها را به خطر بیندازد. کامپیوترهای کوانتومی قادر خواهند بود که در مدت زمان کوتاهی این الگوریتم‌ها را بشکنند و کلیدهای خصوصی را به سرعت پیدا کنند.

ایجاد ارزهای دیجیتال مقاوم در برابر کوانتوم

در واکنش به این تهدیدات، تلاش‌هایی برای ایجاد ارزهای دیجیتال مقاوم در برابر کامپیوترهای کوانتومی آغاز شده است. یکی از این ارزها IOTA است که از الگوریتم رمزنگاری +Winternitz OTS استفاده می‌کند. این الگوریتم، به دلیل ساختار خاص خود، نسبت به الگوریتم‌های رمزنگاری کلاسیک مقاوم‌تر است و می‌تواند در برابر حملات کوانتومی تا حدی محافظت کند.

با این حال، هیچ سیستم رمزنگاری نمی‌تواند به طور کامل از حملات کوانتومی ایمن باشد، اما IOTA به عنوان یکی از پیشروها در این زمینه شناخته می‌شود.

تحقیقات در حال انجام و آینده

همچنین، بنیاد کاردانو به عنوان یکی از پروژه‌های پیشرو در بلاکچین، در حال انجام تحقیقات گسترده‌ای برای توسعه الگوریتم‌های رمزنگاری جدید است که بتوانند در برابر تهدیدات کوانتومی مقاوم باشند. این تحقیقات به دنبال یافتن راه‌حل‌های نوآورانه‌ای هستند که به بلاکچین‌ها این امکان را بدهد تا از امنیت خود در برابر پیشرفت‌های سریع در علم کوانتوم محافظت کنند.

چالش‌ها و پیش‌بینی‌ها

با وجود این پیشرفت‌ها، تا زمانی که کامپیوترهای کوانتومی عملی و قدرتمند ساخته شوند، ارزهای دیجیتال موجود ممکن است همچنان از الگوریتم‌های رمزنگاری کلاسیک استفاده کنند.

اما به محض ظهور این کامپیوترها، ارزهای دیجیتال باید به سرعت به سمت الگوریتم‌های مقاوم در برابر کوانتوم حرکت کنند. این تغییر می‌تواند تغییرات عمده‌ای در نحوه طراحی، توسعه و امنیت ارزهای دیجیتال به همراه داشته باشد و نیاز به بازنگری در ساختارهای امنیتی شبکه‌های بلاکچین ایجاد کند.

در مجموع، تاثیر کامپیوترهای کوانتومی بر ارز دیجیتال نه تنها به تهدیدات امنیتی بلکه به ایجاد فرصت‌های جدید برای نوآوری در زمینه رمزنگاری و توسعه ارزهای دیجیتال مقاوم در برابر کوانتوم منجر خواهد شد.

آینده بلاک‌چین و ارزهای دیجیتال در دنیای کوانتومی

• تعادل بین نوآوری و امنیت: ظهور محاسبات کوانتومی نیازمند ایجاد تعادلی دقیق بین نوآوری و امنیت در فضای ارزهای دیجیتال است. در حالی که محاسبات کوانتومی قدرت محاسباتی بی‌نظیری را ارائه می‌دهد، همچنین نیاز به توسعه راه‌حل‌های مقاوم در برابر کوانتوم برای حفاظت از دارایی‌های دیجیتال دارد.
• نقش آگاهی و همکاری: آگاهی و همکاری در داخل جامعه ارزهای دیجیتال اهمیت زیادی دارد. ذینفعان، از جمله توسعه‌دهندگان، محققان و سیاست‌گذاران، باید با هم کار کنند تا آسیب‌پذیری‌ها را شناسایی کرده و فناوری‌های مقاوم در برابر کوانتوم را پیاده‌سازی کنند. همکاری با جامعه فناوری بزرگ‌تر، از جمله کارشناسان محاسبات کوانتومی، همچنین برای پیش‌بینی تهدیدات احتمالی ضروری خواهد بود.
• آماده‌سازی برای انتقال: انتقال به سیستم‌های رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم فرآیندی پیچیده و تدریجی خواهد بود. این فرآیند نه تنها شامل پیشرفت‌های فنی، بلکه آموزش جامعه و به‌روزرسانی زیرساخت‌ها نیز می‌شود. آمادگی زودهنگام و اقدامات پیشگیرانه برای تضمین انتقالی امن و بی‌دغدغه بسیار حیاتی خواهد بود.

آینده بیت‌کوین در دوران پس از کامپیوترهای کوانتومی

در حالی که هنوز فاصله زیادی با دسترسی به کامپیوترهای کوانتومی قدرتمند برای تهدید جدی شبکه بیت‌کوین داریم، جامعه ارزهای دیجیتال و توسعه‌دهندگان بیت‌کوین به طور فعال به دنبال راه‌حل‌هایی برای این چالش‌ها هستند. نوآوری در رمزنگاری، سازگاری تدریجی با تکنولوژی‌های جدید و پیش‌بینی تهدیدات آینده می‌توانند تضمین کنند که بیت‌کوین همچنان به عنوان یک ارز دیجیتال امن و قابل اعتماد باقی بماند.

در نهایت، اگرچه کامپیوترهای کوانتومی یک تهدید بالقوه برای بیت‌کوین به حساب می‌آیند، اما با اقدامات پیشگیرانه و فناوری‌های جدید، این تهدید می‌تواند به فرصتی برای تقویت امنیت و نوآوری در شبکه‌های بلاک‌چین تبدیل شود.

خطرات احتمالی سرقت بیت‌کوین‌ها با وجود کامپیوترهای کوانتومی

اگر کامپیوترهای کوانتومی به اندازه کافی پیشرفته باشند و قادر به استخراج کلیدهای خصوصی شوند، چه مقدار بیت‌کوین در معرض سرقت قرار خواهد گرفت؟

برای پاسخ به این سوال، تحلیل کاملی از بلاک‌چین بیت‌کوین انجام شده است تا مشخص شود کدام سکه‌ها در معرض حملات احتمالی از سوی کامپیوترهای کوانتومی قرار دارند. طبق تحقیقات، آدرس‌های p2pk و آدرس‌های p2pkh باز استفاده‌شده آسیب‌پذیرترین آدرس‌ها در برابر این نوع حملات هستند.

تحلیل آدرس‌های بیت‌کوین

• آدرس‌های p2pk (پرداخت به کلید عمومی)
  • در سال اول راه‌اندازی بیت‌کوین، آدرس‌های p2pk غالب بودند. تعداد بیت‌کوین‌های ذخیره‌شده در این آدرس‌ها از آن زمان تقریباً ثابت باقی مانده است، به طوری که حدود 2 میلیون بیت‌کوین در این آدرس‌ها ذخیره شده‌اند.
  • فرضیه‌ای معقول این است که این سکه‌ها از طریق استخراج اولیه به‌دست آمده‌اند و از آدرس‌های اصلی خود جابجا نشده‌اند.
• آدرس‌های p2pkh (پرداخت به هش کلید عمومی)
  • از سال 2010، آدرس‌های p2pkh به سرعت در بیت‌کوین غالب شدند. سکه‌های ذخیره‌شده در این آدرس‌ها از سال 2010 تا 2014 افزایش داشت و از آن زمان به آرامی کاهش یافته است.
  • در حال حاضر، حدود 2.5 میلیون بیت‌کوین در آدرس‌های p2pkh باز استفاده‌شده ذخیره شده است.
• بیت‌کوین‌های آسیب‌پذیر در برابر حملات کوانتومی
  • بیش از 4 میلیون بیت‌کوین، معادل حدود 25% از تمام بیت‌کوین‌ها، در حال حاضر در معرض خطر حملات کوانتومی هستند.
  • با توجه به قیمت فعلی بازار، این مقدار معادل بیش از 40 میلیارد دلار ارزش دارد که می‌تواند تحت تاثیر این تهدید قرار گیرد.

مقابله با خطرات کامپیوترهای کوانتومی

برای مقابله با تهدیدهای کامپیوترهای کوانتومی، چند راهکار کلیدی مطرح شده است:

1. ارتقای رمزنگاری به استانداردهای مقاوم در برابر کوانتوم: توسعه الگوریتم‌های رمزنگاری جدید که در برابر حملات کوانتومی مقاوم باشند، یکی از اولین گام‌ها است. این الگوریتم‌ها، که به عنوان رمزنگاری پساکوانتومی شناخته می‌شوند، می‌توانند جایگزین روش‌های فعلی مانند ECDSA (الگوریتم امضای دیجیتال منحنی بیضوی) شوند.
2. سافت فورک بلاک چین: محققان امپریال کالج پیشنهاد داده‌اند که یک سافت فورک در بلاک چین بیت کوین ایجاد شود. این تغییر به کاربران اجازه می‌دهد دارایی‌های خود را به کیف پول‌هایی منتقل کنند که از استانداردهای رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم استفاده می‌کنند.
3. افزایش اندازه کلیدها: یکی دیگر از راهکارها، افزایش طول کلیدهای رمزنگاری است. کلیدهای طولانی‌تر می‌توانند زمان بیشتری برای شکستن توسط کامپیوترهای کوانتومی نیاز داشته باشند، هرچند این روش یک راه‌حل موقتی محسوب می‌شود.
4. به‌روزرسانی زیرساخت‌های رمزنگاری: شرکت‌هایی مانند کوین شیرز توصیه کرده‌اند که زیرساخت‌های رمزنگاری موجود طی دهه آینده به‌تدریج تغییر کند تا در برابر تهدیدهای آینده آماده باشند. این تغییرات شامل به‌روزرسانی نرم‌افزارها، پروتکل‌ها و کیف پول‌های دیجیتال است.
5. نظارت مستمر بر پیشرفت‌های کوانتومی: رصد پیشرفت‌های فناوری کوانتومی و ارزیابی مداوم خطرات آن، به سازمان‌ها و کاربران کمک می‌کند تا سریع‌تر به تغییرات واکنش نشان دهند.
6. آموزش و افزایش آگاهی: افزایش آگاهی جامعه کاربری درباره تهدیدهای کوانتومی و آموزش استفاده از ابزارهای امن‌تر، می‌تواند نقش مهمی در کاهش آسیب‌پذیری‌ها داشته باشد.

در نهایت، گرچه کامپیوترهای کوانتومی فعلاً به سطحی نرسیده‌اند که بیت کوین یا سایر ارزهای دیجیتال را تهدید کنند، اما آمادگی برای مواجهه با این فناوری، اقدامی هوشمندانه است.

راه‌حل‌های جایگزین: محافظت مبتنی بر OP_CAT و STARK

با پیشرفت محاسبات کوانتومی، بحث‌هایی درباره امنیت بیت‌کوین در برابر این فناوری مطرح شده است. یکی از پیشنهادهای جدید برای افزایش مقاومت شبکه در برابر این تهدید، بازگرداندن OP_CAT، یک کد عملیاتی غیرفعال‌شده در بیت‌کوین، است.

یوناس نیک، توسعه‌دهنده در Blockstream، ابزاری آزمایشی ارائه کرده که نشان می‌دهد چگونه OP_CAT می‌تواند امضاهای مقاوم در برابر کوانتوم را امکان‌پذیر کند. این قابلیت، بخشی از طرح Great Script Restoration است که هدف آن بازگرداندن برخی ویژگی‌های حذف‌شده از بیت‌کوین است. بااین‌حال، مانند هر تغییری در پروتکل بیت‌کوین، این پیشنهاد با واکنش‌های مختلفی روبه‌رو شده است. برخی نگران تأثیر آن بر تمرکززدایی و ارزش قابل استخراج ماینرها (MEV) هستند.

مزایا و چالش‌های OP_CAT

Hunter Beast، از تحلیل‌گران حوزه بلاک‌چین، می‌گوید:
“OP_CAT در زمینه امنیت می‌تواند مفید باشد، اما به دلیل افزایش اندازه تراکنش‌ها، ممکن است بهینه نباشد.”

در همین حال، ایتان هیلمن، یکی از توسعه‌دهندگان OP_CAT، بر این باور است که این قابلیت می‌تواند در زمان مناسب و پیش از وقوع تهدیدات کوانتومی فعال شود. او معتقد است که ابتدا باید از راهکارهایی مانند QuBit – BIP-360 استفاده شود تا انتقال به امضاهای مقاوم در برابر کوانتوم بدون ایجاد مشکلات ساختاری انجام گیرد.

QuBit نیز چالش‌های خاص خود را دارد. این روش می‌تواند فضای بیشتری در بلاک‌ها اشغال کند و ظرفیت کلی تراکنش‌های زنجیره‌ای را کاهش دهد. برخی کارشناسان پیشنهاد داده‌اند که برای جبران این مسئله، اندازه بلاک‌ها افزایش یابد، اما چنین تغییری نیازمند اجماع گسترده جامعه بیت‌کوین است.

آیا STARKs جایگزین بهتری هستند؟

در کنار OP_CAT، برخی توسعه‌دهندگان پیشنهاد کرده‌اند که STARKs (اثبات‌های بدون دانش مقاوم در برابر کوانتوم) به بیت‌کوین اضافه شود. این فناوری نه‌تنها امنیت شبکه را افزایش می‌دهد، بلکه می‌تواند حریم خصوصی و مقیاس‌پذیری را نیز بهبود بخشد.

اگر STARKs به درستی پیاده‌سازی شود، می‌توان امضاهای مقاوم در برابر کوانتوم را در یک بسته فشرده ذخیره کرد و حجم داده‌های بلاک‌چین را کاهش داد. اما این تغییرات در بیت‌کوین چالش‌های فنی و اجماعی زیادی دارند. درحال‌حاضر، اجرای این فناوری در بلاک‌چین‌هایی مانند اتریوم و سولانا بسیار ساده‌تر است.

آینده بیت‌کوین در برابر تهدید کوانتومی

Hunter Beast درباره استفاده از STARKs در بیت‌کوین هشدار می‌دهد:
“هر تغییر در بیت‌کوین نیازمند اجماع طولانی‌مدت است. حتی اگر کدهای عملیاتی جدیدی اضافه شوند، چالش‌هایی مانند ناسازگاری با تراکنش‌های قدیمی و تغییر در کیف پول‌ها وجود خواهد داشت.”

بسیاری از کارشناسان معتقدند که تهدید محاسبات کوانتومی هنوز فوریت ندارد، اما آماده‌سازی زیرساخت‌های امنیتی از حالا می‌تواند آینده بیت‌کوین را تضمین کند.

آدام بک، مدیرعامل Blockstream، در این‌باره می‌گوید:
“در دهه جاری یا حتی دهه بعد، بعید است تهدیدی از سوی محاسبات کوانتومی بیت‌کوین را به خطر بیندازد، اما آماده بودن همیشه بهتر از غافلگیری است.”

نقاط ضعف کامپیوترهای کوانتومی موجود

تأثیر فناوری رایانه‌های کوانتومی بر بلاک‌چین و ارزهای دیجیتال

• نیاز به دمای بسیار پایین: یکی از ویژگی‌های بارز رایانه‌های کوانتومی نیاز آن‌ها به دمای بسیار پایین برای عملکرد صحیح است. این رایانه‌ها باید در دمای نزدیک به صفر مطلق (273- درجه سلسیوس) حفظ شوند. چنین دمایی بسیار دشوار است که در شرایط معمولی تأمین شود و برای نگهداری این سیستم‌ها به تجهیزات خاص و هزینه‌بر نیاز است. بنابراین، استفاده از رایانه‌های کوانتومی به طور گسترده در حال حاضر محدود است.
• درصد خطای بالا در عملکرد رایانه‌های کوانتومی: یکی دیگر از مشکلات رایانه‌های کوانتومی، درصد خطای بالا در عملیات محاسباتی است. این مشکل معمولاً به افزایش تعداد کیوبیت‌ها در رایانه‌های کوانتومی مرتبط است. هرچه تعداد کیوبیت‌ها بیشتر می‌شود، احتمال وقوع خطا نیز افزایش می‌یابد که می‌تواند در محاسبات پیچیده تأثیر منفی بگذارد. تلاش‌هایی برای اصلاح خطا و کدگذاری کوانتومی وجود دارد، اما هنوز این مشکلات به طور کامل حل نشده است.
• بحران امنیتی ناشی از حملات کوانتومی: در صورتی که رایانه‌های کوانتومی به سطحی از توسعه برسند که قادر به شکست رمزنگاری‌های متداول شوند، ممکن است امنیت شبکه‌های بلاک‌چین و ارزهای دیجیتال به شدت تهدید شود. امروزه رمزنگاری‌های متداول مانند RSA و الگوریتم‌های ECC به عنوان محافظت برای اطلاعات حساس استفاده می‌شوند، اما این الگوریتم‌ها در برابر حملات رایانه‌های کوانتومی آسیب‌پذیر هستند. این امر می‌تواند باعث شود که بسیاری از رمزعبورها و داده‌های حساس در اینترنت در معرض حمله و دستبرد قرار گیرند.
• کامپیوترهای کوانتومی و استخراج بیت‌کوین: حوزه دیگری که ممکن است محاسبات کوانتومی تأثیر چشمگیری بر آن بگذارد، استخراج بیت‌کوین است. در فرآیند استخراج بیت‌کوین، برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و افزودن آن‌ها به بلاک‌چین، باید مشکلات پیچیده‌ای حل شود. این مسائل به شدت به قدرت پردازشی نیاز دارند، به همین دلیل تجهیزات و نرم‌افزارهای تخصصی برای انجام این کار به کار گرفته می‌شوند. کامپیوترهای کوانتومی ممکن است قادر باشند این مسائل را بسیار سریع‌تر از رایانه‌های سنتی حل کنند، که در نتیجه استخراج بیت‌کوین را کارآمدتر خواهد کرد.
• محدودیت‌های کامپیوترهای کوانتومی: با این حال، لازم به ذکر است که کامپیوترهای کوانتومی همیشه بر رایانه‌های کلاسیک برتری ندارند. به عنوان مثال، عملیات خاصی که نیاز به غربال کردن حجم زیادی از داده‌ها دارند، مانند جستجوی یک رکورد خاص در پایگاه داده، هنوز هم برای رایانه‌های کلاسیک مناسب‌تر هستند. این موضوع نشان می‌دهد که کامپیوترهای کوانتومی فقط در برخی زمینه‌ها به شدت توانمندی دارند.
• پیشرفت در استخراج بیت‌کوین: تأثیر محاسبات کوانتومی بر استخراج بیت‌کوین همچنان در حال بررسی است. محققان در حال بررسی پتانسیل این فناوری نوظهور هستند و سعی دارند کاربردهای آن در عرصه استخراج ارزهای دیجیتال را بهتر درک کنند.

مقایسه کامپیوترهای کوانتومی و کلاسیک

• بیت‌ها و کیوبیت‌ها:
  • کامپیوتر کلاسیک از بیت‌ها برای ذخیره‌سازی اطلاعات استفاده می‌کند که فقط دو حالت 0 یا 1 دارند.
  • کامپیوتر کوانتومی از کیوبیت‌ها استفاده می‌کند که می‌توانند در حالت برهم‌نهی قرار گیرند و به طور همزمان حالت‌های مختلف 0 و 1 را نشان دهند، این ویژگی پردازش موازی را ممکن می‌سازد.
• پردازش اطلاعات:
  • کامپیوتر کلاسیک اطلاعات را به صورت خطی و متوالی پردازش می‌کند که باعث محدودیت در سرعت محاسبات می‌شود.
  • کامپیوتر کوانتومی از پردازش موازی کوانتومی استفاده می‌کند، که می‌تواند محاسبات پیچیده را با سرعت نمایی انجام دهد.
• درهم‌تنیدگی (Entanglement):
  • کامپیوتر کلاسیک هیچ‌گونه درهم‌تنیدگی بین بیت‌ها ندارد و هر بیت به‌طور مستقل از دیگری عمل می‌کند.
  • کامپیوتر کوانتومی از درهم‌تنیدگی بهره می‌برد که به کیوبیت‌ها این امکان را می‌دهد تا در حالت‌های مشترک هم‌بسته باشند و پردازش‌ها را سریع‌تر انجام دهند.
• تصحیح خطا:
  • کامپیوتر کلاسیک از روش‌های کلاسیک تصحیح خطا استفاده می‌کند که به سادگی قابل اعمال است.
  • کامپیوتر کوانتومی به دلیل وجود ویژگی‌های خاص کوانتومی مانند هم‌پوشانی و برهم‌نهی، با خطاهای پیچیده‌تری روبه‌رو می‌شود که نیاز به روش‌های تصحیح خطای خاص کوانتومی دارد.
• رمزنگاری:
  • کامپیوتر کلاسیک از الگوریتم‌های رمزنگاری مبتنی بر پیچیدگی ریاضیاتی استفاده می‌کند.
  • کامپیوتر کوانتومی قادر است برخی مسائل ریاضی خاص، مانند فاکتورسازی اعداد صحیح، را به سرعت حل کند، که تهدیدی برای روش‌های رمزنگاری کلاسیک و پروتکل‌های امنیتی فعلی است.

در مجموع، کامپیوترهای کوانتومی توانایی‌های محاسباتی فراوانی دارند که کامپیوترهای کلاسیک قادر به ارائه آن‌ها نیستند، اما چالش‌هایی از جمله تصحیح خطا و توسعه عملی این تکنولوژی هنوز وجود دارند.

نتیجه‌گیری

با وجود مزایای بالقوه محاسبات کوانتومی در استخراج بیت کوین، باید مراقب بود که امنیت شبکه از تهدیدات هک کوانتومی مصون بماند. محققان در حال توسعه الگوریتم‌های مقاوم در برابر کوانتومی هستند تا از شبکه در برابر حملات کوانتومی محافظت کنند. همچنین باید توجه داشت که همه توابع هش را نمی‌توان با آنیل کوانتومی حل کرد و برخی از آن‌ها ممکن است به روش‌های محاسباتی کلاسیک نیاز داشته باشند.

برای مثال، الگوریتم SHA-3 که توسط مؤسسه ملی استاندارد و فناوری توسعه یافته است، به دلیل معماری خاص خود، مقاوم در برابر حملات کوانتومی در نظر گرفته می‌شود، اگرچه هنوز هیچ مدرک ریاضی قطعی برای اثبات این مقاومت وجود ندارد.

سوالات متداول

آیا شبکه بلاکچین در برابر کامپیوتر‌های کوانتومی مقاوم است؟

خیر، شبکه‌های بلاکچین فعلی ذاتاً در برابر کامپیوترهای کوانتومی مقاوم نیستند. بسیاری از الگوریتم‌های رمزنگاری که برای امنیت بلاکچین استفاده می‌شوند، مانند ECDSA (الگوریتم امضای دیجیتال منحنی بیضوی) و SHA-256، با پیشرفت کامپیوترهای کوانتومی در معرض خطر قرار می‌گیرند.

این الگوریتم‌ها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که شکستن آن‌ها با کامپیوترهای کلاسیک غیرممکن است، اما الگوریتم شور (Shor’s Algorithm) که توسط کامپیوترهای کوانتومی قابل اجرا است، می‌تواند به‌طور بالقوه این رمزنگاری‌ها را بشکند.

چرا شکستن کلیدهای خصوصی دشوار است؟

کلید خصوصی بیت کوین عددی بین 1 و 22562^{256}2256 است، معادلی برای عددی با 75 صفر در مقابلش. این عدد به‌قدری بزرگ است که حتی تعداد کل اتم‌های موجود در جهان هم از آن کمتر است. برای کامپیوترهای فعلی، پردازش چنین عددی غیرممکن است و به زمانی معادل صدها سال نیاز دارد.

چطور بیت کوین می‌تواند از خود دفاع کند؟

جامعه بیت کوین و دیگر ارزهای دیجیتال به‌طور مداوم در حال بررسی روش‌هایی برای ارتقای امنیت و مقاومت در برابر تهدیدات کوانتومی هستند. یکی از راهکارهای احتمالی، به‌روزرسانی الگوریتم‌های رمزنگاری به نسخه‌هایی است که در برابر حملات کوانتومی مقاوم باشند. این تغییرات می‌توانند امنیت بیت کوین را در آینده تضمین کنند و مانع از آسیب‌پذیری آن در برابر تهدیدات جدید شوند.

در نهایت، در حالی که تهدید کامپیوترهای کوانتومی جدی گرفته می‌شود، اما هنوز زمان و فناوری لازم برای به خطر انداختن بیت کوین فاصله زیادی دارد. تطبیق و ارتقای فناوری‌های امنیتی نیز بخشی از مسیر تکامل بیت کوین و ارزهای دیجیتال خواهد بود.

آیا شکستن رمزنگاری بیت کوین امکان‌پذیر است؟

مارک وبر از دانشگاه ساسکس انگلستان می‌گوید برای شکستن رمزنگاری بیت کوین به کامپیوتر کوانتومی با 1.9 میلیارد کیوبیت نیاز است. این رقم به طرز شگفت‌انگیزی بالاست، به‌خصوص اگر بدانیم که قوی‌ترین کامپیوتر کوانتومی فعلی شرکت IBM تنها 127 کیوبیت دارد. به همین دلیل، کارشناسان معتقدند تهدید کوانتومی در کوتاه‌مدت جدی نیست، اما صنعت ارزهای دیجیتال نباید این خطر را نادیده بگیرد.

چنگ در این رابطه تأکید کرده است: «وقتی گفته می‌شود تا آمدن کامپیوترهای کوانتومی 10 تا 30 سال فاصله داریم، این بیشتر درباره سیستم‌هایی است که برای مصرف‌کنندگان عمومی عرضه می‌شوند. اما در حوزه امنیت سایبری، این تهدید بسیار نزدیک‌تر است.»

برای مشاهده مقالات کلیک کنید.

پیج اینستاگرام معین صادقیان کارشناس اقتصاد و مدرس بازار سرمایه