ماذا يعني أن بيتكوين تم “كسرها” بواسطة الكم خلال 9 دقائق؟

قال فريق Google للذكاء الاصطناعي الكمي الأسبوع الماضي إن مستقبل الحاسوب الكمي قد يتمكن من اشتقاق مفتاح خاص لبيتكوين من مفتاح عام خلال حوالي تسع دقائق. وقد ارتد هذا الرقم عبر وسائل التواصل الاجتماعي وأثار هلعًا في الأسواق.

لكن، ماذا يعني ذلك فعليًا من الناحية العملية؟

لنبدأ بكيفية عمل معاملات بيتكوين. عندما ترسل بيتكوين، يقوم محفظتك بتوقيع المعاملة باستخدام مفتاح خاص، وهو رقم سري يثبت أنك تمتلك العملات.

يكشف هذا التوقيع أيضًا مفتاحك العام، وهو عنوان قابل للمشاركة، ويتم بثه إلى الشبكة والجلوس في منطقة انتظار تُسمى mempool إلى أن يقوم مُعدّن بإدراجه في كتلة. وبمتوسط، يستغرق هذا التأكيد حوالي 10 دقائق.

يرتبط مفتاحك الخاص ومفتاحك العام بمسألة رياضية تُسمى مشكلة اللوغاريتم الخطي المنفصل على المنحنيات البيضاوية. لا يمكن للحواسيب الكلاسيكية عكس هذه المعادلة ضمن إطار زمني مفيد، بينما يمكن لحاسوب كمي مستقبلي قوي بما يكفي يعمل بخوارزمية تُسمى Shor’s أن يفعل ذلك.

هنا يأتي دور جزء “التسع دقائق”. وجدت ورقة Google أن الحاسوب الكمي يمكن “تهيئته مسبقًا” عبر الحساب المسبق لأجزاء الهجوم التي لا تعتمد على أي مفتاح عام محدد.

بمجرد ظهور مفتاحك العام في mempool، يحتاج الجهاز فقط إلى حوالي تسع دقائق لإتمام المهمة واشتقاق مفتاحك الخاص. يستغرق متوسط زمن تأكيد بيتكوين 10 دقائق. وهذا يمنح المهاجم فرصة تقارب 41% لاشتقاق مفتاحك وإعادة توجيه أموالك قبل أن يتم تأكيد المعاملة الأصلية.

تخيل الأمر مثل لص يقضي ساعات في بناء آلة عالمية لكسر الخزائن (الحساب المسبق). تعمل الآلة مع أي خزنة، لكن في كل مرة تظهر خزنة جديدة، يحتاج الأمر إلى بعض التعديلات النهائية فقط — وهذه الخطوة الأخيرة هي التي تستغرق حوالي تسع دقائق.

هذا هو هجوم mempool. إنه مثير للقلق لكنه يتطلب حاسوبًا كميًا غير موجود بعد. تقدر ورقة Google أن مثل هذه الآلة ستحتاج إلى أقل من 500,000 كيوبت فيزيائية. اليوم، تمتلك أكبر المعالجات الكمية حوالي 1,000.

الأمر الأكبر والأكثر إلحاحًا هو 6.9 مليون بيتكوين، أي ما يقرب من ثلث إجمالي المعروض، والتي كانت بالفعل موجودة في محافظ حيث تم كشف المفتاح العام بشكل دائم.

يتضمن ذلك عناوين بيتكوين المبكرة من السنوات الأولى للشبكة التي استخدمت صيغة تُسمى pay-to-public-key، حيث يكون المفتاح العام مرئيًا على blockchain افتراضيًا. كما يتضمن أي محفظة أعادت استخدام عنوان، لأن الإنفاق من عنوان يكشف المفتاح العام لجميع الأموال المتبقية.

لا تحتاج هذه العملات إلى سباق “التسع دقائق”. يمكن لمهاجم يمتلك حاسوبًا كميًا قويًا بدرجة كافية أن يكسرها على مهل، عبر العمل على المفاتيح المكشوفة واحدة تلو الأخرى دون أي ضغط زمني.

جعل ترقية Taproot لبيتكوين في 2021 الأمر أسوأ، كما أفادت CoinDesk في وقت سابق من يوم الثلاثاء. غيّر Taproot طريقة عمل العناوين بحيث تصبح المفاتيح العامة مرئية على السلسلة بشكل افتراضي، مما أدى — بشكل غير مقصود — إلى توسيع نطاق المحافظ التي قد تكون عرضة لهجوم كمي مستقبلي.

ستستمر شبكة بيتكوين نفسها في العمل. يستخدم التعدين خوارزمية مختلفة تُسمى SHA-256 لا يمكن للحواسيب الكمية تسريعها بشكل ملموس باستخدام الطرق الحالية. وستظل الكتل تُنتج.

سيظل الدفتر موجودًا. لكن إذا كان يمكن اشتقاق المفاتيح الخاصة من المفاتيح العامة، فإن ضمانات الملكية التي تجعل بيتكوين ذات قيمة ستنهار. أي شخص لديه مفاتيح مكشوفة يكون عُرضة للسرقة، كما ينهار الاعتماد المؤسسي على نموذج أمان الشبكة.

الحل هو التشفير التالي للكوانتوم، الذي يستبدل المسائل الرياضية المعرضة للخطر بخوارزميات لا يمكن للحواسيب الكمية كسرها. أمضت Ethereum ثماني سنوات في بناء طريق نحو هذا الانتقال. لم يبدأ بيتكوين حتى الآن.