Chống lại các cuộc tấn công lượng tử! Ngành công nghiệp đề xuất 2 giải pháp: công cụ cứu hộ ví Bitcoin, giải pháp QSB không cần soft fork

Tác giả: MAX, Thành phố mã hoá

Bảo mật tài sản dưới mối đe doạ lượng tử: Thách thức sinh tồn đối với công nghệ mã hoá hiện có Bitcoin hiện đang dựa vào thuật toán chữ ký số dựa trên đường cong elliptic (ECDSA) và chữ ký Schnorr, đang đối mặt với nguy cơ tiềm ẩn từ các máy tính lượng tử quy mô lớn trong tương lai. Nếu máy tính lượng tử có thể chạy thuật toán Shor, nó sẽ có khả năng bẻ khoá các công nghệ mã hoá hiện tại, từ đó cho phép kẻ tấn công suy ngược khoá riêng từ thông tin công khai trên blockchain và chiếm đoạt tiền.

Cộng đồng nhà phát triển đã thảo luận rủi ro này trong nhiều năm, từng đề xuất một phương án nâng cấp “phanh khẩn cấp” cực đoan, bằng cách vô hiệu hoá hệ thống chữ ký hiện có để phòng thủ các cuộc tấn công. Tuy nhiên, biện pháp bảo vệ này có tác dụng phụ: sẽ khiến người dùng chưa di chuyển tài sản bị chặn khỏi hệ thống, gây ra việc hàng triệu ví (bao gồm cả ví Taproot hiện đại) bị khoá vĩnh viễn tiền do thiếu phương thức xác minh dự phòng.

• Tin liên quan: Tấn công lượng tử 9 phút là có thể bẻ khoá Bitcoin? CZ của Binance: Nâng cấp là chặn được, không cần hoảng loạn

Có công cụ cứu hộ ra đời? Cơ chế chứng minh quyền sở hữu của ví không tiết lộ hạt giống Giám đốc kỹ thuật của Lightning Labs Olaoluwa “Roasbeef” Osuntokun vào ngày 9 tháng 4 đã công bố một công cụ nguyên mẫu trên danh sách email dành cho nhà phát triển Bitcoin, nhằm cung cấp cho người dùng lối thoát để rút tài sản. Hệ thống này được xây dựng dựa trên nghiên cứu trước đây của Osuntokun về chữ ký kháng lượng tử, cho phép người dùng chứng minh mình sở hữu quyền sở hữu của ví mà không cần lộ hạt giống gốc (Seed). Công cụ này thiết lập một liên kết toán học giữa ví và hạt giống tạo ra ban đầu, đảm bảo quá trình cứu hộ của một ví duy nhất không làm ảnh hưởng đến an toàn của các ví khác được tạo ra từ cùng một nhóm hạt giống. Cơ chế này mang đến cho mạng Bitcoin một phương thức uỷ quyền dự phòng; trong những môi trường cực đoan nơi chữ ký số truyền thống bị vô hiệu hoá hoặc thất bại, nó trao cho người dùng quyền lấy lại tài sản. Theo kết quả thử nghiệm thực tế, nguyên mẫu này chạy trên máy MacBook hiệu năng cao; thời gian tạo chứng minh khoảng 55 giây, quá trình xác minh thì dưới 2 giây. Kích thước tệp chứng minh được tạo ra khoảng 1,7 MB, kích cỡ gần như một bức ảnh độ phân giải cao. Mặc dù hệ thống này hiện vẫn ở giai đoạn nguyên mẫu chưa được tối ưu hoá và chưa được tích hợp vào phần mềm ví phổ biến, nhưng nó đã thành công lấp đầy “khoảng trống kỹ thuật” mà cộng đồng thảo luận từ lâu. Giải pháp này thay đổi cách chứng minh từ “tôi có thể thực hiện chữ ký số” sang “tôi có thể chứng minh ví này xuất phát từ hạt giống của tôi”, đồng thời tránh rủi ro tài sản bị đóng băng do nâng cấp khẩn cấp của giao thức, trên nền tảng vẫn đảm bảo an toàn.

Không cần sửa đổi giao thức cốt lõi: Phương án chống giao dịch lượng tử Ngoài công cụ cứu hộ ví, nhà phát triển của StarkWare là Avihu Levy cũng vào hôm qua (4/9) đã đưa ra một nghiên cứu có tên “Bitcoin an toàn lượng tử” (Quantum Safe Bitcoin, viết tắt là QSB).

Nguồn ảnh: Github | Nhà phát triển StarkWare Avihu Levy đã đưa ra nghiên cứu có tên “Bitcoin an toàn lượng tử” (Quantum Safe Bitcoin, viết tắt là QSB)

Đề xuất này cho rằng, mà không thay đổi các quy tắc đồng thuận cốt lõi của Bitcoin hoặc thực hiện hard fork, có thể đạt được các giao dịch có khả năng kháng lượng tử. Trọng tâm kỹ thuật của QSB là chuyển các giả định về an toàn từ đường cong elliptic sang khả năng chống chịu ảnh nguyên bản của hàm băm (Hash Pre-image Resistance). Do máy tính lượng tử khi bẻ khoá hàm băm chỉ có khả năng tăng tốc hữu hạn, kiến trúc này có thể chống lại hiệu quả các cuộc tấn công lượng tử và duy trì biên an toàn khoảng 118 bit. QSB nhúng vào trong phạm vi ràng buộc kịch bản hiện có của Bitcoin một câu đố “chuyển hàm băm sang chữ ký”, đồng thời sử dụng các hàm như RIPEMD-160 để xây dựng một cơ chế xác minh. Người dùng cần tìm các tham số giao dịch cụ thể để đáp ứng điều kiện chứng minh bằng hàm băm; quá trình này tương tự một dạng “bằng chứng công việc” quy mô nhỏ, với xác suất thành công khoảng 70,4 trên một phần triệu triệu (70.4兆 phân之一).

Nguồn ảnh: Github | Nguyên lý hoạt động của QSB

Theo ước tính nghiên cứu, chi phí để tạo ra các giao dịch như vậy bằng GPU trên nền tảng đám mây khoảng trong khoảng 75 đến 150. Mặc dù các giao dịch QSB do kích thước quá lớn nên không thể được phát tán qua các nút tiêu chuẩn, chúng cần được gửi trực tiếp tới thợ đào thông qua các dịch vụ như Slipstream, nhưng nó cho thấy Bitcoin vẫn có được tính linh hoạt để đối phó với thách thức công nghệ trong tương lai mà không cần thay đổi các quy tắc hiện hành.

Đánh giá cơ chế phòng thủ và mức độ phổ cập trên thị trường Việc phổ biến công nghệ phòng thủ lượng tử vẫn cần vượt qua các cân nhắc về chi phí và hiệu năng. Chữ ký kháng lượng tử thường chiếm không gian khối lớn hơn, điều này sẽ làm tăng phí giao dịch. Hiện thị trường vẫn còn bất đồng về thời điểm nâng cấp lượng tử của Bitcoin. Trên nền tảng dự báo Polymarket, các nhà giao dịch cho rằng xác suất đề xuất nâng cấp kháng lượng tử của Bitcoin (như BIP-360) được thông qua trước năm 2027 là 26%. Mặc dù giới học thuật vẫn tranh luận về thời điểm xảy ra các cuộc tấn công lượng tử quy mô lớn, thì các công cụ cứu hộ và đề xuất giao dịch xuất hiện gần đây này đã nâng đáng kể độ bền của mạng trước rủi ro tương lai.

Nguồn ảnh: Polymarket | Các nhà giao dịch cho rằng xác suất đề xuất nâng cấp kháng lượng tử của Bitcoin (như BIP-360) được thông qua trước năm 2027 là 26%

Thông qua việc phát triển các nguyên mẫu phòng thủ này, cộng đồng Bitcoin đang dần tạo cầu nối giữa lý thuyết và ứng dụng thực tế. Nguyên mẫu cứu hộ của Osuntokun và phương án QSB của Levy mang đến các lựa chọn phòng thủ đa dạng cho người dùng với nhiều nhu cầu khác nhau. Khi nguồn lực tính toán được tối ưu hoá và công nghệ tạo chứng minh tiến bộ hơn, các công cụ này trong tương lai có thể trở nên nhẹ hơn và dễ sử dụng cho số đông. Đối với hệ sinh thái Bitcoin, việc tiếp tục nghiên cứu phát triển nhiều phương án dự phòng lượng tử là một sắp xếp cần thiết để duy trì giá trị lâu dài của “vàng kỹ thuật số”. Trước khi mối đe doạ thực sự đến, các “kho dự trữ” phòng ngừa về mặt kỹ thuật này sẽ trở thành hào lũy quan trọng để bảo vệ tài sản người dùng khỏi bị thời đại đào thải.