Разработчик bitcoin предложил «квантовую мину» для предотвращения будущих квантовых атак

Автор: Хосе, Decrypt

Перевод: Chopper, Foresight News

Deep潮导读: В ответ на угрозу взлома ранних открытых ключевых адресов биткоина с помощью квантовых вычислений в будущем разработчик биткоина Кори Филдс предложил революционную игровую оборонительную стратегию «квантовые мины». Этот подход не зависит от радикальных хардфорков или массовой блокировки активов, а перестраивает затраты на атаку и защиту в цепочке с помощью теории игр, заставляя хакеров заранее заложить полную сумму антиквантового обеспечения перед попыткой кражи монет.

Если настоящие владельцы активов представят доказательства ранее скрытого права собственности в течение периода ожидания, активы, заложенные хакерами, будут полностью конфискованы и переданы жертвам. Для спящих монет с утерянными приватными ключами внедряется механизм аукциона с博弈, вводя атакующих в неизбежную ловушку убытков, подобную «аукциону за доллар», и с помощью экономических санкций эффективно нейтрализуя мотивацию для технического взлома.

Разработчик Bitcoin Кори Филдс придумал необычный способ борьбы с будущими квантовыми хакерами: хакеру, желающему украсть чужие биткоины, придется сначала поставить свои биткоины на кон.

Он опубликовал сообщение в рассылке разработчиков Bitcoin, предложив концепцию «квантовых мин» и две схемы аукциона. Идея этого дизайна заключается в том, чтобы сделать атаки на уязвимые кошельки потенциально убыточными. Он специально подчеркнул, что это всего лишь мысленный эксперимент, а не окончательно утвержденный план обновления Bitcoin.

Пользователи биткоина инициируют транзакции с помощью подписи частным ключом; соответствующий открытый ключ может быть использован сетью для проверки подписи, не раскрывая при этом частный ключ. На современных обычных компьютерах практически невозможно восстановить частный ключ по открытому ключу. Однако мощный квантовый компьютер может использовать алгоритм Шора для вычисления частного ключа, после чего хакер сможет напрямую перевести монеты.

Некоторые ранние адреса биткоина имеют открытые ключи, непосредственно доступные в цепочке; другие новые адреса раскрывают открытый ключ при первой транзакции пользователя. Таким образом, не все кошельки подвержены одинаковому риску квантовых атак. В отрасли день появления квантового компьютера, способного взломать биткоин-шифрование, называют Q-Day (Квантовый апокалипсис). Пока что ни одна машина не смогла этого сделать, и никто не знает, когда это произойдет.

Предположим, у вас в кошельке есть 1 BTC, относящийся к устаревшему типу, легко поддающемуся квантовому взлому. До наступления Q-Day вы заранее создаете небольшой квантово-устойчивый биткоин-выход, в котором скрываете доказательство: что до того, как квантовые атаки стали возможны, эти монеты уже принадлежали вам. Вы можете воспринимать это как запечатанный «документ о праве собственности». Посторонние могут видеть только эту небольшую запись, но не видят скрытых доказательств и даже не подозревают, что это ловушка.

В будущем, когда хакер с помощью квантового компьютера вычислит ваш старый приватный ключ и попытается перевести вашу 1 BTC: согласно этим новым правилам, он не сможет напрямую забрать монеты — ему придется заблокировать еще 1 BTC в качестве залога из своего квантово-устойчивого кошелька.

Ваша 1 BTC плюс залог хакера будут объединены и заблокированы в ожидании периода оспаривания (например, 30 дней). В течение этого времени хакер не сможет произвольно перевести монеты. Если вы обнаружите попытку кражи монет, вы сможете предъявить заранее сохраненное доказательство права собственности. Сеть Bitcoin определит, что вы можете перевести все 2 монеты на заранее подготовленный квантово-устойчивый адрес (включая ваши собственные монеты и залог хакера).

Хакеры заранее не знали, в каком старом кошельке спрятана такая ловушка. Даже если им удастся вычислить приватный ключ, в итоге они могут просто потерять 1 BTC. Однако эта схема имеет свою цену: если владелец монет сам захочет нормально перевести свою старую монету после Q-Day, ему также потребуется предоставить равный залог. Если у вас нет лишних BTC, это правило, изначально предназначенное для защиты от хакеров, может затруднить вам вывод собственных монет.

Квантовая мина предполагает, что владелец монет должен заранее установить ловушку и предоставить доказательства в течение окна для подачи апелляции. Если приватный ключ уже утерян, и владелец больше не может войти в систему, эта схема не сможет защитить эти монеты, включая множество ранних биткоинов, которые считались полностью утерянными.

Для этого Кори Филдс предложил второй механизм: аукцион по стейкингу. До Q-Day любой пользователь может заблокировать часть квантово-устойчивых биткоинов и тайно сделать ставку на какой-либо уязвимый старый кошелек. Например, кошелек, который, кажется, был заброшен владельцем, содержит 50 BTC. Любому хакеру, который попытается перевести эти средства в будущем, придется заблокировать 50 BTC в качестве залога. В течение окна аукциона те, кто сделал ставку заранее, могут выйти и оспорить эту попытку кражи.

По его замыслу: те, кто успешно выполнит вызов, получат часть залога хакера; а исходные 50 рискованных биткоинов будут сразу уничтожены и не будут переданы участнику вызова. Его цель — не помочь пропавшему владельцу вернуть монеты, а сделать так, чтобы хакер не мог уверенно украсть монеты, лишив его мотивации для атаки.

Третий вариант называется «аукцион ума» и не требует предварительной блокировки монет. Как только кто-то попытается перевести высокорисковые монеты, автоматически запускается аукцион. Победитель, сделавший самую высокую ставку, получает эти монеты (за вычетом своей ставки), а второй участник теряет все вложенные средства и ничего не получает. Это напоминает классическую игру «аукцион за доллар»: двое постоянно повышают ставку, чтобы не остаться в убытке. Хакер подумает дважды и решит не начинать аукцион, в котором с большой вероятностью он потеряет еще больше денег.

Предложенный подход заключается в установке даты окончания миграции: после истечения этой даты вывод средств со старого кошелька будет полностью запрещен. Это действительно предотвращает кражу, но побочным эффектом является то, что средства реальных владельцев, которые забыли перевести монеты или не успели это сделать, будут навсегда заблокированы.

Кори Филдс идет другим путем. Старые монеты все еще можно выводить, но любая попытка вывода будет сопряжена с затратами и подвергнется вызову со стороны других. Сама сеть Bitcoin не может различить, кто действительно является владельцем, а кто — квантовый хакер, способный предоставить действительную подпись.

Эта компромиссная схема имеет очевидные последствия: легитимные владельцы должны зарезервировать крупный залог для вывода монет; владельцы, длительное время не входящие в систему, упускают возможность подать апелляцию; даже некоторые владельцы, которые живы, но временно не онлайн, могут потерять свои монеты на аукционе.

Биткоину сначала необходим квантово-безопасный способ хранения и использования средств. Кошельки должны поддерживать скрытые обязательства по владению, а консенсусные правила биткоина должны обеспечивать залог, период ожидания, специальные транзакции восстановления и механизм аукциона.

Разработчикам также необходимо договориться о том, когда вступят в силу новые правила, какова сумма необходимого залога и как будут обрабатываться неудачные ставки или остаточные средства. Fields считает, что некоторые механизмы можно внедрить с помощью мягкой форки, но он не предоставил подробного设计方案.

На текущий момент в сети Bitcoin эти механизмы защиты отсутствуют. Fields также не предоставил реализацию кода, график запуска, распределение средств аукциона или окончательные цели — все это не было окончательно определено в оригинальном тексте.