Một nhóm hơn 100 nhà nghiên cứu dùng tác nhân lập trình AI đã giảm 86,1% điểm tài nguyên của một phần phép toán liên quan đến tấn công lượng tử nhằm vào Bitcoin, nhưng chưa thể bẻ khóa ví hay khôi phục khóa riêng.
Kết quả cho thấy tối ưu phần mềm có thể rút ngắn yêu cầu tài nguyên cho mật mã đường cong elliptic. Rủi ro trước mắt của Bitcoin không phải máy tính lượng tử đã sẵn sàng, mà là thời gian còn lại để mạng lưới chuyển sang cơ chế chống lượng tử.
- ECDSA.Fail giảm điểm tài nguyên cho một tác vụ cộng điểm của secp256k1 từ 10,75 tỷ xuống 1,496 tỷ.
- Một cuộc tấn công secp256k1 hoàn chỉnh vẫn cần phần cứng chịu lỗi chưa tồn tại.
- Quá trình chuyển đổi bảo mật hậu lượng tử và xử lý BTC không hoạt động là thách thức lớn của Bitcoin.
ECDSA.Fail tối ưu một phần của phép tính secp256k1
ECDSA.Fail là thử thách tối ưu mạch cộng điểm secp256k1, không phải cuộc tấn công hoàn chỉnh vào ví Bitcoin. Các thiết kế được chấm bằng tích của số qubit logic tối đa và số cổng Toffoli trung bình.
Eigen Labs giới thiệu thử thách này vào cuối tháng 5. Theo ECDSA.Fail, điểm tài nguyên đã giảm từ 10,75 tỷ xuống 1,496 tỷ vào ngày 26/7, tương đương mức giảm 86,1%.
Thiết kế dẫn đầu sử dụng 1.151 qubit logic và khoảng 1,3 triệu cổng Toffoli. Các nỗ lực sau đó đưa số cổng xuống dưới 1 triệu, trong khi một thiết kế chỉ cần 813 qubit. Decrypt cho biết nhóm nghiên cứu đang kiểm tra khả năng tối ưu toán học, không thực sự xâm nhập một ví Bitcoin.
Nghiên cứu công bố ngày 9/9 nhận định rằng việc chuyển đổi khỏi các phương pháp mật mã dễ bị tổn thương đã bắt đầu, dù thời điểm xảy ra rủi ro lượng tử vẫn chưa xác định.
Một cuộc tấn công hoàn chỉnh vẫn cần máy tính lượng tử chưa tồn tại
Tấn công hoàn chỉnh vào chữ ký secp256k1 cần hệ thống lượng tử chịu lỗi với quy mô chưa được xây dựng. Các ước tính hiện có cũng không thể so sánh trực tiếp với ECDSA.Fail vì thử thách này chỉ tối ưu một quy trình con.
| Ước tính hoặc thử thách | Qubit logic | Cổng Toffoli | Thông tin bổ sung |
|---|---|---|---|
| ECDSA.Fail, thiết kế dẫn đầu | 1.151 | Khoảng 1,3 triệu | Tối ưu tác vụ cộng điểm secp256k1 |
| IonQ, tấn công secp256k1 hoàn chỉnh | Khoảng 1.457 | 39 triệu | 19.397 qubit ion bẫy vật lý, thời gian xử lý khoảng 25,7 ngày |
| Google, phương án 1 | 1.200 | 90 triệu | Mô hình siêu dẫn |
| Google, phương án 2 | 1.450 | 70 triệu | Mô hình siêu dẫn |
Ước tính đầu cuối của IonQ cho rằng một cuộc tấn công secp256k1 cần khoảng 1.457 qubit logic và 39 triệu cổng Toffoli. IonQ ước tính hệ thống tương ứng cần 19.397 qubit ion bẫy vật lý và khoảng 25,7 ngày xử lý.
Các tính toán của nhóm nghiên cứu Google đưa ra hai phương án: 1.200 qubit logic cùng 90 triệu cổng Toffoli, hoặc 1.450 qubit logic cùng 70 triệu cổng. Mô hình siêu dẫn của họ giả định mạch có thể chạy trong vài phút với dưới 500.000 qubit vật lý.
Khoảng 6,04 triệu BTC có khóa công khai đã lộ
Khoảng 6,04 triệu BTC, tương đương 30,2% nguồn cung hiện tại, có thể chịu rủi ro lượng tử vì khóa công khai tương ứng đã xuất hiện trên blockchain. Mức độ phơi nhiễm phụ thuộc vào loại đầu ra và hành vi tái sử dụng địa chỉ.
Glassnode ước tính 1,92 triệu BTC thuộc nhóm phơi nhiễm theo loại đầu ra, còn 4,12 triệu BTC liên quan đến hành vi như tái sử dụng địa chỉ.
Một rủi ro khác xuất hiện khi khóa công khai vốn được che giấu trở nên công khai trong lúc chi tiêu. Về lý thuyết, máy tính lượng tử đủ nhanh có thể tính khóa riêng trước khi giao dịch được xác nhận.
BIP 360 và giao dịch chống lượng tử chưa giải quyết toàn bộ rủi ro
BIP 360 đề xuất loại đầu ra Pay-to-Merkle-Root để loại bỏ rủi ro từ phương thức chi tiêu key-path của Taproot. Tuy nhiên, đề xuất này không tự động chuyển BTC sang định dạng mới.
BIP 360 có thể bảo vệ các đồng BTC có khóa công khai hiển thị trong thời gian dài, nhưng không xử lý khoảng thời gian khóa công khai lộ ra sau khi giao dịch vào mempool. Cơ chế này cũng không giải quyết trực tiếp số BTC đã có khóa công khai bị lộ.
StarkWare từng trình diễn một giao dịch Bitcoin chống lượng tử trên mainnet. Phương pháp này cần nhiều giờ xử lý GPU ngoài chuỗi, sử dụng tuyến gửi trực tiếp đến thợ đào không theo chuẩn thông thường và không bảo vệ các đồng BTC đã lộ khóa công khai.
Đột phá của Avihu quan trọng vì nó tạo ra sự yên tâm về mặt tâm lý mà chúng ta và chính tài sản này cần.
– Eli Ben-Sasson, CEO StarkWare
Eli Ben-Sasson vẫn ủng hộ giải pháp ở cấp giao thức. Cách tiếp cận hiện tại có thể tạo thêm thời gian chuẩn bị, nhưng chưa phải biện pháp khắc phục toàn diện.
Thách thức lớn nhất là thời hạn chuyển đổi bảo mật
Rủi ro chính của Bitcoin nằm ở cách tổ chức chuyển đổi sang mật mã hậu lượng tử, đặc biệt với BTC không hoạt động và tài sản có khóa công khai đã lộ. Một thời hạn chuyển đổi có thể khiến một số đồng tiền bị đóng băng hoặc trở thành mục tiêu bị chiếm đoạt.
Báo cáo của Coinbase Independent Advisory Board on Quantum Computing and Blockchain ước tính gần 1,7 triệu BTC nằm trên khoảng 20.000 khóa công khai P2PK sớm, được cho là thuộc Satoshi Nakamoto hoặc các ví đã mất quyền truy cập.
Ethereum đặt mục tiêu đạt khả năng chống lượng tử trên lớp thực thi, đồng thuận và dữ liệu vào tháng 12/2029, đồng thời chuẩn bị cho Q-Day từ năm 2030. G7 Cyber Expert Group cũng kêu gọi phối hợp chuyển đổi hậu lượng tử trong lĩnh vực tài chính.
Bitcoin có thể đối mặt với rủi ro thị trường từ quy trình chuyển đổi, phương thức lưu ký và số BTC không hoạt động trước khi xuất hiện công nghệ đủ khả năng phá vỡ secp256k1.
Tổng kết
Tối ưu hóa từ ECDSA.Fail chưa đồng nghĩa Bitcoin đã có thể bị tấn công lượng tử, nhưng nó nhấn mạnh nhu cầu chuẩn bị cho quá trình chuyển đổi mật mã hậu lượng tử, nhất là với BTC đã lộ khóa công khai và các ví không còn hoạt động.
