Bách khoa toàn thư vàng | Máy tính lượng tử thật sự có thể phá vỡ Bitcoin không?

Tác giả: Max Moeller, CoinTelegraph; Biên dịch: Bạch Thủy, Jinse Caijing

I. Mối đe dọa của máy tính lượng tử đối với Bitcoin

Bitcoin sử dụng thuật toán băm SHA-256, đây là một thuật toán mã hóa do Cơ quan An ninh Quốc gia Hoa Kỳ (NSA) phát triển. SHA-256 có thể ngăn chặn các cuộc tấn công bạo lực vào mạng Bitcoin, vì việc giải mã bằng phần cứng hiện có có thể mất hàng chục năm. Tuy nhiên, mối đe dọa mới mà SHA-256 phải đối mặt là tính toán lượng tử, một phương pháp tính toán sử dụng các nguyên lý vật lý lượng tử, với tốc độ vượt xa tính toán truyền thống.

Về cơ bản, tính toán lượng tử sử dụng qubit, có thể tồn tại ở nhiều trạng thái khác nhau. Điều này mâu thuẫn với tính toán nhị phân (truyền thống) sử dụng bit nhị phân (1 và 0). Năm 1994, nhà toán học Peter Shor đã đề xuất một thuật toán cho phép máy tính lượng tử giải quyết các thuật toán phức tạp chỉ trong vài giây, trong khi phần cứng truyền thống cần hàng chục năm. Vào thời điểm đó, không có phần cứng nào có khả năng chạy hiệu quả thuật toán này, nhưng những tiến bộ mới nhất như Google Willow đang gần đạt được khả năng này.

Kết hợp giữa điện toán lượng tử và thuật toán Shor có thể phá vỡ hệ thống mã hóa Bitcoin mà chúng ta biết. Thuật toán Shor cho phép máy tính lượng tử giải quyết các bài toán toán học phức tạp một cách siêu nhanh, điều này có thể đe dọa đến sự an toàn của Bitcoin.

Hai, mối đe dọa lượng tử đối với Bitcoin: Mức độ nguy hiểm ra sao?

Bitcoin dễ bị ảnh hưởng bởi tính toán lượng tử, nhưng rủi ro thực sự lớn đến mức nào?

Khi tạo ví tiền điện tử, nó sẽ tạo ra hai thứ quan trọng: khóa riêng và khóa công khai. Khóa riêng là một đoạn mã bí mật giống như mật khẩu mà bạn phải bảo quản cẩn thận. Khóa công khai được tạo ra từ khóa riêng của bạn, trong khi địa chỉ ví của bạn (giống như số tài khoản ngân hàng) được tạo ra từ khóa công khai.

Bạn chia sẻ địa chỉ ví với người khác để họ có thể gửi tiền điện tử cho bạn, giống như bạn chia sẻ địa chỉ email để người khác có thể liên hệ với bạn. Tuy nhiên, bạn sẽ không bao giờ chia sẻ khóa riêng. Nó giống như mật khẩu hộp thư của bạn - chỉ có bạn mới có thể truy cập và sử dụng số tiền trong ví.

Khóa riêng của bạn giống như mật khẩu chính để kiểm soát ví tiền điện tử của bạn. Thông qua khóa riêng này, ví của bạn có thể tạo ra nhiều khóa công khai, mỗi khóa công khai sẽ tạo ra một địa chỉ ví.

Ví dụ, nếu bạn sử dụng ví phần cứng, nó chỉ có một khóa riêng nhưng có thể tạo ra vô số khóa công khai (địa chỉ ví). Điều này có nghĩa là bạn có thể thiết lập địa chỉ khác nhau cho mỗi loại tiền điện tử mà ví hỗ trợ, thậm chí bạn có thể thiết lập nhiều địa chỉ cho cùng một loại tiền điện tử, tất cả những địa chỉ này đều được quản lý bởi một khóa riêng.

Mặc dù việc tạo ra khóa công khai từ khóa riêng là rất đơn giản, nhưng việc suy diễn khóa riêng từ khóa công khai lại cực kỳ khó khăn - gần như không thể - điều này bảo vệ an toàn cho ví của bạn. Mỗi khi bạn gửi tiền điện tử, khóa riêng của bạn sẽ tạo ra một mã đặc biệt được gọi là chữ ký. Chữ ký này chứng minh rằng bạn sở hữu quỹ và sẵn sàng gửi. Hệ thống sử dụng khóa riêng, khóa công khai và chữ ký để bảo vệ an toàn giao dịch được gọi là Thuật toán Chữ ký Số Đường Elliptic (ECDSA).

Mọi người cho rằng, điện toán lượng tử có thể đảo ngược quá trình này, từ khóa công tạo ra khóa riêng. Mọi người lo ngại rằng điều này có thể dẫn đến việc nhiều người nắm giữ Bitcoin (đặc biệt là những cá voi và ví từ thời Satoshi Nakamoto) mất tiền của họ.

loại địa chỉ Bitcoin và rủi ro lượng tử

Khi bạn gửi Bitcoin, bạn sử dụng loại địa chỉ cụ thể để chỉ định thanh toán. Mỗi loại địa chỉ có những đặc điểm độc đáo của nó, ảnh hưởng đến tính bảo mật, tính riêng tư và mức độ dễ bị tổn thương trước các cuộc tấn công tính toán lượng tử (ví dụ như thuật toán Shor).

Loại địa chỉ P2PK

Khi bạn thanh toán cho ai đó bằng Bitcoin, giao dịch đó thường được coi là "Thanh toán đến khóa công khai" (P2PK). Theo một báo cáo của công ty tư vấn Deloitte, đây là phương thức thanh toán phổ biến nhất vào năm 2009.

Hầu hết các Bitcoin gốc được phát hành khi mạng khởi động đều được lưu trữ trong ví loại địa chỉ P2PK, chủ yếu vì chúng đã thực hiện giao dịch kể từ khi Bitcoin ra mắt vào năm 2009. Những địa chỉ này rất dài (tối đa 130 ký tự), khiến cho việc sử dụng của người dùng trở nên không tiện lợi.

Ví loại địa chỉ P2PK dễ bị tấn công bởi thuật toán Shor nhất, vì nó có thể bẻ khóa bằng phương pháp bạo lực khóa riêng trong địa chỉ ví P2PK.

loại địa chỉ P2PKH

Còn có một loại địa chỉ thứ hai có khả năng kháng lại thuật toán Shor tốt hơn: thanh toán đến băm khóa công khai (P2PKH). Địa chỉ P2PKH ngắn hơn và được tạo ra từ giá trị băm của khóa công khai sử dụng các thuật toán SHA-256 và RIPEMD-160 (giá trị thập lục phân duy nhất), thay vì hiển thị toàn bộ khóa.

Các địa chỉ này ngắn hơn (33-34 ký tự), bắt đầu bằng "1" và được mã hóa theo định dạng Base58. Loại địa chỉ này được sử dụng rộng rãi và có chứa checksum để ngăn ngừa lỗi chính tả, làm cho nó đáng tin cậy hơn.

Địa chỉ P2PKH có khả năng chống lại thuật toán Shor tốt hơn P2PK vì khóa công khai đã được xử lý bằng hàm băm. Khóa công khai chỉ được hiển thị khi bạn thực hiện thanh toán từ địa chỉ đó (sẽ không hiển thị khi nhận). Nếu địa chỉ P2PKH chưa bao giờ gửi bitcoin, khóa công khai của nó sẽ giữ ở trạng thái ẩn, do đó tốt hơn trong việc chống lại các cuộc tấn công lượng tử.

Tuy nhiên, việc sử dụng lại địa chỉ P2PKH (gửi từ địa chỉ đó nhiều lần) sẽ làm lộ khóa công khai, từ đó tăng nguy cơ bị tấn công. Hơn nữa, khi bạn thực hiện thanh toán từ địa chỉ P2PKH, khóa công khai sẽ hiển thị trên blockchain, làm cho giao dịch có thể bị theo dõi.

4yhGmUTLpJxvjjxKtBhdQYEeTZZEOpvafbhBd3qi.jpeg

Địa chỉ Taproot

Địa chỉ Taproot là loại địa chỉ mới nhất, được ra mắt vào tháng 11 năm 2021 thông qua phân nhánh mềm Taproot. Nó sử dụng chữ ký Schnorr, thay vì chữ ký ECDSA được sử dụng bởi P2PK và P2PKH. Những địa chỉ này bắt đầu bằng "bc1p", sử dụng mã hóa Bech32m, có chiều dài 62 ký tự.

Chúng cung cấp tính riêng tư tốt hơn. Giao dịch đa chữ ký (multisig) trông giống như giao dịch chữ ký đơn, che giấu các điều kiện chi tiêu phức tạp. Tuy nhiên, địa chỉ Taproot sẽ lộ khóa công khai (hoặc phiên bản đã điều chỉnh), khiến nó dễ bị tấn công bởi thuật toán Shor (tương tự như P2PK).

Ba, Cuộc thi phòng thủ lượng tử Bitcoin

Kháng tấn công lượng tử là một thách thức thực sự, nhưng không phải là không thể.

Máy tính lượng tử hiện vẫn đang ở giai đoạn phát triển ban đầu, trong tương lai có thể sử dụng thuật toán Shor để suy diễn khóa riêng từ khóa công khai, từ đó phá vỡ công nghệ mã hóa của Bitcoin. Điều này sẽ đe dọa Bitcoin cũng như các hệ thống khác sử dụng SHA-256 hoặc ECDSA (thuật toán bảo vệ giao dịch Bitcoin). Tuy nhiên, mối đe dọa này không phải là cấp bách, và các giải pháp cũng đã đang được nghiên cứu.

Tính toán lượng tử sẽ không phát triển một cách cô lập, các hệ thống tập trung như chính phủ và mạng tài chính có thể dễ dàng trở thành mục tiêu tấn công hơn so với blockchain phi tập trung của Bitcoin. Những hệ thống này sử dụng công nghệ mã hóa lỗi thời, chẳng hạn như RSA, dễ bị tấn công bởi thuật toán Shor, và lưu trữ dữ liệu nhạy cảm (chẳng hạn như hồ sơ ngân hàng). Điểm thất bại đơn lẻ của chúng làm cho việc xâm nhập trở nên dễ dàng hơn so với việc tấn công các nút phân phối của Bitcoin.

Quỹ Tiền tệ Quốc tế đã cảnh báo rằng máy tính lượng tử có thể đảo ngược ngành ngân hàng di động, trong khi Tiến sĩ Michele Mosca từ Viện Nghiên cứu Máy tính Lượng tử nhấn mạnh rủi ro của việc dữ liệu tập trung "thu thập trước, giải mã sau" (kẻ tấn công ngày hôm nay lưu trữ dữ liệu mã hóa để giải mã bằng máy tính lượng tử trong tương lai). Năm 2024, Nhóm Chuyên gia Mạng G7 đã kêu gọi các tổ chức tài chính đánh giá rủi ro lượng tử và chỉ ra rằng nếu hiện tại chặn và giải mã sau, dữ liệu của hệ thống tập trung có thể bị lộ.

Bốn, làm thế nào để nâng cao an toàn của bạn, chống lại mối đe dọa lượng tử

Mặc dù mức độ đe dọa của tiền điện tử mật mã lượng tử không lớn như mọi người tưởng tượng, nhưng tốt nhất là vẫn nên chuẩn bị.

Tuy nhiên, nếu bạn lo lắng về lỗ hổng lượng tử của Bitcoin, bạn có thể thực hiện một số biện pháp phòng ngừa để bảo vệ tài sản tiền điện tử của mình.

  • Tránh việc sử dụng địa chỉ công cộng lặp lại: Hầu hết các ví tiền điện tử cho phép bạn tạo một địa chỉ công cộng mới cho mỗi giao dịch. Cách làm này sẽ làm cho việc theo dõi thói quen chi tiêu của bạn trở nên khó khăn hơn.
  • Chuyển tiền vào ví riêng: Nếu bạn đã sử dụng cùng một địa chỉ ví công cộng trong một thời gian, hãy cân nhắc chuyển tiền vào một ví mới không có lịch sử. Điều này sẽ giúp bảo vệ quyền riêng tư về thói quen chi tiêu của bạn.
  • Sử dụng các mạng blockchain khác nhau: Hiệu suất chống lượng tử của các mạng truyền thống như Bitcoin và Ethereum được cho là kém hơn so với các mạng mới sử dụng thuật toán bảo mật hiện đại hơn. Vui lòng xem xét các mạng thay thế có hiệu suất chống lượng tử.
  • Giữ thông tin được cập nhật: Nhanh chóng nắm bắt tin tức mới nhất về điện toán lượng tử để có thể phản ứng phù hợp. Biện pháp phòng thủ tốt nhất là thông thái.

Mặc dù rủi ro lượng tử không phải là mối đe dọa cấp bách, nhưng các nhà phát triển và chuyên gia an ninh mạng đang tích cực nghiên cứu các giải pháp để đảm bảo an toàn lâu dài. Trong khi đó, khi mạng ngày càng tiến tới chống lại lượng tử, người dùng nên kịp thời cập nhật những thay đổi và thực tiễn tốt nhất của giao thức Bitcoin, chẳng hạn như tránh việc sử dụng lại địa chỉ.

Xem bản gốc
Nội dung chỉ mang tính chất tham khảo, không phải là lời chào mời hay đề nghị. Không cung cấp tư vấn về đầu tư, thuế hoặc pháp lý. Xem Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm để biết thêm thông tin về rủi ro.
  • Phần thưởng
  • Bình luận
  • Chia sẻ
Bình luận
0/400
Không có bình luận
  • Ghim
Giao dịch tiền điện tử mọi lúc mọi nơi
qrCode
Quét để tải xuống ứng dụng Gate
Cộng đồng
Tiếng Việt
  • 简体中文
  • English
  • Tiếng Việt
  • 繁體中文
  • Español
  • Русский
  • Français (Afrique)
  • Português (Portugal)
  • Bahasa Indonesia
  • 日本語
  • بالعربية
  • Українська
  • Português (Brasil)