StarkWare ogłosiło, że Bitcoin osiągnął ważny kamień milowy w wyścigu z komputerami kwantowymi. Spółka potwierdziła, że 26 sierpnia na mainnecie Bitcoina została wydobyta kwantowo-bezpieczna transakcja, co oznacza pierwszą publiczną demonstrację konstrukcji Quantum Safe Bitcoin (QSB).

Transakcja pokazuje, że Bitcoin może obsługiwać metodę wydawania odporną na ataki kwantowe bez żadnych zmian w zasadach konsensusu. Jednocześnie rozwój ten nie sprawia, że sieć Bitcoin staje się w pełni kwantowo-bezpieczna.

Ryzyko kwantowe spotyka rzeczywistą transakcję Bitcoin

Bitcoin obecnie opiera się na kryptografii krzywych eliptycznych przy podpisach transakcji. Wystarczająco wydajny komputer kwantowy uruchamiający algorytm Shora mógłby w przyszłości wyprowadzić klucze prywatne z ujawnionych kluczy publicznych, co potencjalnie mogłoby narazić część zasobów Bitcoin na ryzyko.

Ekspozycja jest nierównomierna. Klucze publiczne są już widoczne on-chain dla monet przechowywanych w formacie pay-to-public-key (P2PK), używanym we wczesnych latach Bitcoina, a każdy standardowy adres ujawnia swój klucz publiczny przy pierwszym wydaniu środków. Wyjścia, których klucze publiczne nie zostały jeszcze opublikowane, są trudniejszym celem, ponieważ atakujący musiałby również złamać hash adresu. Nie uważa się, by jakikolwiek dzisiejszy komputer kwantowy był zdolny do uruchomienia algorytmu Shora przeciwko 256-bitowemu kluczowi krzywej eliptycznej; badacze szacują, że wymagałoby to maszyn odpornych na błędy w skali znacznie wykraczającej poza obecny sprzęt.

Badacz StarkWare, Avihu Levy, opracował Quantum Safe Bitcoin, aby rozwiązać tę podatność z wykorzystaniem istniejących możliwości skryptowych Bitcoina. Metoda dodaje warstwę bezpieczeństwa opartą na hashu, która nie zależy od założeń kryptografii krzywych eliptycznych.

QSB wykorzystuje technikę zwaną signature grinding. Zamiast tworzyć tradycyjny podpis kluczem prywatnym, nadawca wykonuje znaczące obliczenia, aby znaleźć hash transakcji spełniający wymagane warunki. Wynikowe bezpieczeństwo zależy od odporności na preimage hash, a nie od tajności klucza prywatnego krzywej eliptycznej.

Drogi środek ratunkowy, a nie trwała naprawa

Przełom wiąże się z istotnymi ograniczeniami. Utworzenie transakcji QSB wymaga kosztownych obliczeń off-chain, a oryginalne badanie szacowało koszty na kilkaset dolarów przy przyjętych założeniach.

Transakcja wykorzystuje także niestandardowy format. Zwykłe węzły Bitcoina nie przekazują jej przez standardowy proces mempool, dlatego StarkWare skorzystało z usługi MARA Slipstream, aby dostarczyć transakcję bezpośrednio do górnika. MARA, jedna z największych publicznie notowanych spółek zajmujących się wydobyciem Bitcoina, uruchomiła Slipstream w marcu 2024 jako kanał bezpośredniego przesyłania dużych lub niestandardowych transakcji, których standardowa sieć retransmisji nie obsłuży.

StarkWare nadal opowiada się za aktualizacją protokołu Bitcoina jako rozwiązaniem długoterminowym. Firma uczestniczyła również w BIP 360, propozycji mającej na celu umożliwienie funkcjonalności skryptów Bitcoina odpornych na ataki kwantowe poprzez soft fork. Taki fork wymagałby szerokiego poparcia operatorów węzłów i górników — w historii Bitcoina proces osiągania konsensusu zwykle przebiegał poprzez długą publiczną debatę, a nie szybkie decyzje.

Demonstracja na mainnecie stanowi więc praktyczną opcję awaryjną, a nie pełną aktualizację sieci. Mimo to przenosi ochronę Bitcoina odporną na ataki kwantowe z etapu badań do rzeczywistego wdrożenia i daje posiadaczom kolejną potencjalną ścieżkę, zanim komputery kwantowe staną się zdolne do zagrożenia istniejącym zabezpieczeniom kryptograficznym. Otwarte pytania na przyszłość są konkretne: jak bardzo mogą spaść koszty grindingu wraz z doskonaleniem techniki oraz jak BIP 360 będzie postępował w otwartym procesie przeglądu Bitcoina.