如何保护区块链网络免受量子计算机的攻击？

区块链技术被广泛认为是过去十年中最具革命性的技术进步之一。区块链网络的不可变和几乎不可破解的性质，激发了越来越多的用例来处理极其敏感的信息——用于处理身份、医疗和政府数据的区块链网络正变得越来越流行。

事实上，尽管人们对加密货币的波动性提出了种种担忧，但区块链网络的安全性却很少受到质疑。毕竟，加密货币网络上使用的加密技术是如此强大，以至于它甚至可以利用当今世界上最强大的计算机来解密网络的任何部分。

然而，技术正在以指数速度发展。不久之后，最强大的计算机就会比目前存在的最先进的计算机强大得多。这就是为什么有些人认为量子计算的迅速到来是对区块链网络安全的潜在威胁。

什么是量子计算？

计算机部件变得越来越小。那些曾经用设备填满整个房间的机器现在很容易装进我们的口袋——一些计算机部件正在接近原子的尺寸。

对量子计算工作方式的彻底解释需要对量子物理有一个很好的理解，所以这里有一个简短的总结：本质上，量子应用量子物理的特性来处理数据。在这样做的过程中，需要用普通计算机几天或几周才能解决的问题，可以在几分钟或几小时内通过量子计算得到解决。

这就是量子计算对区块链网络的威胁，就像它们目前存在的那样。

量子计算当然不适合每一个计算任务——某些东西最好留给更传统的计算机。然而，量子计算的出现可能会在许多行业掀起一波创新浪潮——例如，更耐用的电动汽车电池，或者改进燃料和医疗技术的化学进步。

此外，从事量子计算机开发工作的科学家估计，在技术准备好实施任何大规模的应用之前，还需要数年的时间。尽管如此，我们比以往任何时候都更接近，越来越多的公司正在投资于创建量子计算系统，以供实际使用。

为什么量子计算是对区块链的威胁？

显示加密货币所有权的信息被称为“密钥”。“有两种类型的钥匙：私人的和公共的。它们都是长串的随机字符。

公钥是用来接收加密货币的——就像在，如果我要给你发送一个比特币，我就会把它发送到你的加密货币钱包的公钥。私钥是用来发送加密货币的——如果我没有我代币的私钥，我就无法控制代币。

量子抗性分类的首席策略师Adam Koltun给Blokt写了一篇文章：

“在今天的传统和传统的区块链中，最常见的公钥/私钥配对是基于椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）。ECDSA有一个安全假设，即使是非常强大的计算机，也不能在人类的时间内计算出非常大的数字。”

Koltun解释道：“在这些公钥加密系统（也称为非对称密钥加密方案）中，任何人都可以将交易或消息发送到公钥，但只有成对私钥的持有者才能访问被发送到公共密钥/地址的内容。”

他补充道：“它就像一个邮箱——任何人都可以把字母插到前面的槽里，但你需要（私）钥匙打开后门，才能把东西拿出来。”

公钥和私钥之间的联系——以及它为什么重要

这两种密钥是加密的：私钥是公钥的加密版本。换句话说，私钥在数学上是从公钥中派生出来的。有了足够的计算能力，就可以使用公钥来计算私钥。

即使对于目前存在的最强大的传统计算机来说，解密公钥来发现其对应的私钥的过程也需要数年时间。然而，这并不是量子计算的情况——因为加密货币钱包并不是网络中唯一存在风险的加密部分。

澳大利亚创新竞赛电视节目《澳大利亚创业公司》的评委马克•佩西告诉Blokt：“如果我们继续使用我们目前使用的加密技术，最终的“量子霸权”，意味着所有这些加密，以及几乎所有网络上的所有人使用的加密技术都将是脆弱的。

换句话说，用于保护电子邮件、保护账户和保护隐私的网站可能面临被黑客攻击的风险。

所有这些都回避了一个问题——我们能做些什么来防止这种对加密钱包的大规模黑客攻击？

将量子技术集成到区块链中

Pesce解释说：“量子计算将意味着我们所使用的所有加密和安全标准将需要大规模升级——这将对区块链产生影响，这将意味着我们需要用新的、量子计算的加密技术来“重置”现有的区块链。

这种“大规模升级”会是什么样子？它可能会走一些不同的路线。

麻省理工学院的技术评论在今年早些时候的一份报告中说，“量子计算机不能破坏量子密码。因此，在现有的区块链中加入量子密码，可以防止大规模的黑客攻击发生。

另一个更“根本”的解决方案是由Rajan和Visser在惠灵顿维多利亚大学提出的，目的是将区块链作为“量子现象”从一开始就建立起来。

Rajan和Visser的量子区块链将依赖于缠结的原理。这是量子力学中许多地方的一个奇怪的，酷的，科学的转折。当两个粒子纠缠在一起时，它们本质上是相同的——例如，当一个粒子在宇宙的一个位置旋转时，与它纠缠在一起的粒子也会旋转，尽管它们可能在宇宙的另一端。

时间纠缠是当粒子随时间纠缠时所发生的。当这种情况发生时，在不同时间点存在的纠缠粒子会在它们存在的时刻相互影响：例如，旋转一个存在于现在的粒子可能会导致过去存在的纠缠粒子也会旋转。

构建的量子区块链可能就是解决方案

基本上，Rajan和Visser想要利用暂时纠缠的粒子来形成一个区块链。交易数据将被编码在一个量子粒子上。

麻省理工学院的技术评论员解释道：“当有更多的数据可用时，这与量子操作中的第一个粒子的数据结合在一起，使其与第二个粒子相结合。前者被丢弃，第一块事务的记录与第二个区块相结合。来自第三块的数据可以以同样的方式添加，从而创建一个链。”

即使对于量子计算机来说，黑客攻击任何一个网络的任何方面都是不可能的——因为分类账存在于时间里，而不是空间，任何试图篡改它的人都会立即使其失效。此外，篡改过去的区块也是不可能的，因为它们将不复存在。

解决方案

还有许多其他的解决方案被提议用来保护区块链网络免受量子计算机的攻击。

例如，Koltun解释说，量子抗性分类帐使用的是“以前经过审查的、可验证的安全扩展Merkle签名方案（XMSS），以确保从它的起源块中，就对量子计算攻击有抵抗力。”

数字储备和IOTA网络也致力于开发针对量子计算机的防护措施。然而，如果不能及时开发出适当的保护措施，区块链世界可能会带来令人不快的意外。

Digital Reserve 创始人Jomari Peterson告诉Blokt：“如果在可行的量子计算机实现之前，它们不迁移所有现有地址，那么当前区块链的大部分实现将会被削弱。”

现在，要实现这样的成”可能要数年之后，似乎没有什么可担心的。然而，量子计算的出现是不可避免的。因此，必须找到一个可行的解决方案。这只是迟早的问题——希望不要太迟。