رایانه‌های کوانتومی سراغ رمزنگاری می‌آیند
در سال‌های گذشته، دنیای دیجیتال با نگرانی‌هایی در مورد توانایی «رایانه‌های کوانتومی» (Quantum computing) برای برهم زدن دنیای رمزنگاری مواجه شده‌است، که تمرکز خاصی بر بیت‌کوین (Bitcoin) دارد. رونمایی اخیر «گوگل» (Google) از رایانه کوانتومی خود به نام «ویلو» (Willow)، پیش‌بینی‌های هشدارآمیزی درباره آسیب‌پذیری بیت‌کوین ایجاد کرده‌است. با این حال، بسیاری از بحث‌های فعلی نتوانسته‌اند پیچیدگی‌های ارتباط میان رایانه‌های کوانتومی و رمزنگاری و تاب‌آوری بیت‌کوین را درک کنند. این مقاله به بررسی عمیق رایانه‌های کوانتومی پرداخته و خطرات آن‌ها و نحوه‌ای که بیت‌کوین و سایر ارزهای دیجیتال می‌توانند از این پیشرفتهای فناوری محافظت کنند، مورد بررسی قرار می‌دهد. این بررسی جنبه‌های فنی را پوشش داده و درک گسترده‌ای از پیامدهای آینده بیت‌کوین و تمام اکوسیستم امنیت دیجیتال را فراهم می‌آورد.
عناوین این مقاله:
درک رایانه‌های کوانتومی و رمزنگاری
رایانه‌های کوانتومی از اصول مکانیک کوانتومی برای پردازش اطلاعات به روش‌های بنیادی جدید استفاده می‌کنند. برخلاف رایانه‌های کلاسیک که از «بیت‌های دودویی» (binary bits)، به شکل ۰ و ۱ برای نمایش داده‌ها استفاده می‌کنند، رایانه‌های کوانتومی از «بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها» (Quantum bits or Qubits) استفاده می‌کنند که می‌توانند همزمان در چند حالت مختلف قرار گیرند. این هم‌زمانی به رایانه‌های کوانتومی این امکان را می‌دهد که برخی مسایل را بسیار سریع‌تر از رایانه‌های کلاسیک حل کنند و آن‌ها را به ابزاری قدرتمند برای دامنه‌های مختلف از کشف دارو تا رمزنگاری تبدیل می‌کند.
در دنیای ارزهای دیجیتال، الگوریتم‌های رمزنگاری تراکنش‌ها و تبادل داده‌ها را ایمن می‌سازند. به‌عنوان مثال بیت‌کوین از الگوریتم‌هایی مانند SHA-256 (برای هش‌کردن) و ECDSA (الگوریتم امضای دیجیتال منحنی بیضوی) برای ایمن‌سازی کیف‌پول‌ها و تایید تراکنش‌ها استفاده می‌کند. این تکنیک‌های رمزنگاری هسته امنیت مدل بیت‌کوین را تشکیل می‌دهند. اما با پیشرفت رایانه‌های کوانتومی، نگرانی‌هایی وجود دارد که ممکن است این روش‌های رمزنگاری دیگر ایمن نباشند.
چگونه رایانه‌های کوانتومی امنیت بیت‌کوین را تهدید می‌کنند
یکی از مهم‌ترین نگرانی‌ها در مورد رایانه‌های کوانتومی، توانایی آن‌ها برای شکستن سیستم‌های رمزنگاری سنتی، از جمله آن‌هایی که در بیت‌کوین استفاده می‌شوند، است. به‌طور خاص، «الگوریتم شُر» (Shor’s algorithm)، به‌طور نظری می‌تواند مسایل زیرساختی سیستم‌های رمزنگاری RSA و ECDSA را بسیار سریع‌تر از رایانه‌های کلاسیک حل کند.
الگوریتم شُر یک الگوریتم کوانتومی مشهور است که توسط «پیتر شُر» (Peter Shor) در سال ۱۹۹۴ توسعه یافت. این الگوریتم برای فاکتورگیری اعداد صحیح طراحی شده و یکی از کاربردهای کلیدی آن شکستن الگوریتم‌های رمزنگاری مبتنی‌بر کلید عمومی مانند RSA است.
RSA چیست؟
RSA مخفف Rivest–Shamir–Adleman یک الگوریتم رمزنگاری کلید عمومی است که در سال ۱۹۷۷ توسط «رونالد ریوست» (Ronald Rivest)، «آدی شامیر» (Adi Shamir) و «لئونارد ادلمن» (Leonard Adleman) ابداع شد. این الگوریتم برای امنیت داده‌ها و ارتباطات اینترنتی استفاده می‌شود.
عملکرد الگوریتم شُر
هدف اصلی الگوریتم شُر یافتن عوامل اول یک عدد صحیح بزرگ است. فاکتورگیری عددی در رایانه‌های کلاسیک به‌صورت نمایی پیچیده است، اما الگوریتم شُر این مساله را در «زمان چندجمله‌ای» (polynomial time) روی یک رایانه کوانتومی حل می‌کند.
اهمیت الگوریتم
- «رمزنگاری» (Cryptography): الگوریتم شُر می‌تواند سیستم‌های رمزنگاری مبتنی‌بر دشواری فاکتورگیری (مانند RSA) را در صورت وجود یک رایانه کوانتومی قدرتمند بشکند.
- تحقیقات کوانتومی: یکی از دلایل اصلی علاقه به توسعه رایانه‌های کوانتومی توانایی بالقوه الگوریتم شُر در حل مسایل دشوار ریاضی است.
محدودیت‌ها
- نیاز به یک رایانه کوانتومی قدرتمند: در حال حاضر، رایانه‌های کوانتومی موجود توانایی اجرای الگوریتم شُر برای اعداد بسیار بزرگ را ندارند.
- حساسیت به «نویز» (Noise): مدارهای کوانتومی فعلی نسبت به نویز و خطا حساس هستند، که مانع اجرای پایدار الگوریتم می‌شود.
به‌طور خلاصه، الگوریتم شُر مثالی قوی از قدرت رایانه‌های کوانتومی در حل مسایل حل‌نشدنی یا زمان‌بر در رایانه‌های کلاسیک است.
- شکستن سیستم «هش» (Hash) بیت‌کوین: SHA-256 الگوریتمی که بیت‌کوین برای تولید هش‌ها از آن استفاده می‌کند، به‌دلیل پیچیدگی محاسباتی خود در برابر حملات کلاسیک ایمن در نظر گرفته می‌شود. اما رایانه‌های کوانتومی ممکن است از «الگوریتم گروور» (Grover’s algorithm) برای تسریع فرآیند پیدا کردن برخوردها در یک هش استفاده کنند، که می‌تواند پیچیدگی مساله را به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهد. درحالی‌که الگوریتم گروور تنها سرعتی به اندازه یک «مربع» (quadratic) می‌دهد (نه سرعت نمایی مانند الگوریتم شُر)، هنوز تهدیدی بالقوه محسوب می‌شود، به‌ویژه به‌عنوان قدرت پردازش کوانتومی افزایش می‌یابد.
- شکستن سیستم امضای ECDSA بیت‌کوین: سیستم ECDSA که از رمزنگاری منحنی بیضوی برای ایمن‌سازی کلیدهای خصوصی استفاده می‌کند، در برابر الگوریتم شُر آسیب‌پذیرتر به نظر می‌رسد. الگوریتم شُر می‌تواند امنیت ECDSA را در زمان چندجمله‌ای شکسته و کلیدهای خصوصی و امضاها را آسیب‌پذیر کند. یک مهاجم که دسترسی به رایانه کوانتومی قدرتمند داشته باشد، می‌تواند کلیدهای خصوصی را از کلیدهای عمومی مهندسی معکوس کرده و به کنترل آدرس‌های بیت‌کوین و دزدیدن وجوه بپردازد.
نگرانی این است زمانی‌که این الگوریتم‌ها توسط رایانه‌های کوانتومی شکسته شوند، کل زیرساخت امنیتی بیت‌کوین ممکن است فرو بریزد. با این حال، کارشناسان بر این باورند که این تهدید هنوز به زمان زیادی نیاز دارد. تا امروز، هنوز رایانه‌های کوانتومی قادر به شکستن محافظت‌های رمزنگاری بیت‌کوین نیستند و برای تحقق این امر به پیشرفتهای زیادی نیاز است.
پایان بیت‌کوین، واقعیت یا خیال؟
به‌طور خلاصه، رایانه‌های کوانتومی به‌طور قطع نیازمند به‌روزرسانی پروتکل بیت‌کوین در چند سال آینده خواهند بود، مشابه تغییرات رایانه‌ای که در سال ۲۰۰۰ به‌دلیل Y2K انجام شد.
«مشکل سال ۲۰۰۰» که به Y2K شهرت دارد، یک نقص نرم‌افزاری پیش‌بینی‌شده بود که به‌دلیل ذخیره‌سازی سال‌ها با دو رقم (مثل «۹۹» برای ۱۹۹۹) می‌توانست در آغاز سال ۲۰۰۰ باعث اختلال در سیستم‌های کامپیوتری شود
این تغییرات هزینه‌بر و زمان‌بر خواهدبود، اما تهدیدی وجودی برای خود بیت‌کوین نیست. این تنها بیت‌کوین نیست که تحت تاثیر قرار خواهدگرفت، زیرا در واقع آن‌چه در این‌جا مورد بحث قرار می‌گیرد، توانایی رایانه‌های کوانتومی در شکستن هر نوع رمزنگاری است که امروزه در امور مالی، تجارت، بانکداری و سایر حوزه‌ها استفاده می‌شود.
سخت است از خود نپرسیم آیا این نوع هشدارها در مورد پایان بیت‌کوین ناشی از یک پدیده «انگار پشیمانی» (as-if regret) است. منتقدانی که مدت‌هاست به بیت‌کوین حمله کرده‌اند، خواه به این دلیل که آن را ممکن نمی‌دانند، از چالش آن برای کنترل دولت‌ها ناراحت هستند یا تنها از سرمایه‌گذاری نکردن در زمانی که قیمت آن پایین‌تر بود، پشیمان هستند، اکنون از خبر رایانه کوانتومی گوگل برای پیش‌بینی سقوط بیت‌کوین استفاده می‌کنند. این واکنش‌ها اغلب بیشتر از آن‌چه در مورد بیت‌کوین باشد، به تعصبات منتقدان مربوط می‌شود.
پرش کوانتومی؛ چقدر به برتری کوانتومی نزدیک هستیم؟
رایانه کوانتومی ویلو گوگل قادر است محاسباتی با ۱۰۵ کیوبیت (Qubit) انجام دهد و پیش‌بینی می‌شود که خروجی آن تا امروز به‌نسبت دقیق باشد. با این‌که ۱۰۵ کیوبیت گامی بزرگ در پیشرفت توان پردازشی رایانه‌های کوانتومی نسبت به گذشته است، شکستن رمزنگاری بیت‌کوین نیازمند ۲۰۰ تا ۴۰۰ میلیون کیوبیت خواهدبود. برای رسیدن به این توانایی در مدت ۱۰ سال، رایانه‌های کوانتومی باید سالانه بیش از ۳۲۴ درصد رشد کنند، که بسیار فراتر از انتظارات فعلی است.
پیشرفت در رایانه‌های کوانتومی بی‌وقفه ادامه دارد و کارشناسان معتقدند پروتکل بیت‌کوین در نهایت به تکامل نیاز خواهدداشت تا با تهدیدات کوانتومی مقابله کند. مشابه با باگ Y2K که باعث شد یک ابتکار جهانی برای به‌روزرسانی سیستم‌های رایانه‌ای راه‌اندازی شود، بیت‌کوین نیز در سال‌های آینده به «ارتقای کوانتومی» (Quantum Upgrade) نیاز خواهدداشت. این ارتقا چه‌بسا شامل تغییرات در الگوریتم‌های رمزنگاری بیت‌کوین خواهدبود تا از تاب‌آوری آن در برابر حملات کوانتومی اطمینان حاصل شود.
با این حال، رایانه‌های کوانتومی تهدیدی جدی برای بیت‌کوین به شمار می‌آیند که باید به آن توجه جدی داشت. پروتکل بیت‌کوین به‌سرعت نیازمند به‌روزرسانی و مقاوم‌سازی در برابر تهدیدات کوانتومی خواهدبود. بحث در جامعه توسعه‌دهندگان بیت‌کوین در خصوص زمان و نحوه انجام این کار آغاز شده‌است. هنگامی‌که این ایده‌ها بیشتر تثبیت شوند، یک پیشنهاد بهبود بیت‌کوین (BIP) به‌صورت آنلاین برای بحث و آزمایش منتشر خواهدشد. این تغییرات زمانی اجرایی می‌شوند که اکثریت گره‌های بیت‌کوین آن را پذیرفته باشند.
پیشنهاد بهبود بیت‌کوین (BIP) یک سند فنی است که تغییرات، ویژگی‌ها یا بهبودهای پیشنهادی برای شبکه بیت‌کوین را توضیح می‌دهد و برای بحث و بررسی توسط جامعه بیت‌کوین ارایه می‌شود
«رمزنگاری» (Cryptography) در هر جا
رمزنگاری اساس زندگی مدرن است و کمابیش هر جنبه‌ای از جامعه مبتنی‌بر فناوری را پشتیبانی می‌کند. سیستم‌های مالی، به رمزنگاری RSA برای امنیت تراکنش‌های بانکی آنلاین وابسته هستند، که اطمینان می‌دهد اطلاعات حساس مانند شماره کارت‌های اعتباری و شناسه‌های حساب‌ها از دزدی محفوظ می‌مانند.
پلتفرم‌های تجارت الکترونیک از همان اصول برای حفاظت از داده‌های پرداخت در حین انتقال بین خریداران و فروشندگان استفاده می‌کنند.
بیمارستان‌ها و ارایه‌دهندگان خدمات درمانی از رمزنگاری برای انتقال سوابق پزشکی الکترونیکی و پردازش پرداخت‌ها استفاده می‌کنند.
سازمان‌های دولتی از رمزنگاری برای ایمن‌سازی ارتباطات محرمانه استفاده می‌کنند تا اسرار ملی از دسترسی دشمنان احتمالی محفوظ بماند.
دستورات رمزنگاری‌شده دستگاه‌های «اینترنت اشیا» (IoT)، از خودروهای متصل گرفته تا سیستم‌های خانه هوشمند را ایمن کرده و از دسترسی بازیگران مخرب به این تکنولوژی‌ها جلوگیری می‌کند.
بنابراین بدون رمزنگاری، سیستم بانکی، تجارت الکترونیک، سیستم پزشکی مدرن، امنیت ملی و دستگاه‌های هوشمند وجود نخواهد داشت.
برداشت اکنون، رمزگشایی بعدن
اگرچه ممکن است هنوز سال‌ها یا حتی دهه‌ها با پایان روش‌های رمزنگاری رایج فاصله داشته باشیم، اما آمادگی برای تهدید «برداشت اکنون، رمزگشایی بعدن» (Harvest Now, Decrypt Later) آغاز شده‌است. یکی از ویژگی‌های کلیدی رمزنگاری این است که به شما امکان می‌دهد پیام‌ها را از طریق یک کانال ناامن به‌طور ایمن ارسال کنید. به‌عنوان مثال، هنگامی‌که وارد حساب بانکی خود می‌شوید، رمز عبور شما قبل از ارسال به بانک رمزنگاری می‌شود. در طول مسیر، ممکن است این داده از سرورهای مختلف عبور کند، که به‌طور نظری می‌تواند آن را ذخیره و نگه‌داری کند. با این حال، از آن‌جایی‌که رمز عبور رمزنگاری شده‌است، آن‌ها در حال ذخیره‌سازی یک رشته بی‌معنی هستند. اگر شما یک بازیگر مخرب باشید، نمی‌توانید رمز عبور را رمزگشایی کنید، بنابراین ذخیره‌سازی آن بی‌فایده خواهدبود. مگر این‌که داده‌ها را برای سال‌ها یا دهه‌ها ذخیره کرده تا روزی که بتوانید آن را با استفاده از یک رایانه کوانتومی که هنوز اختراع نشده‌است رمزگشایی کنید.
این کار ممکن است برای یک رمز عبور بانکی منطقی نباشد. مانند بسیاری از داده‌های رمزنگاری‌شده دیگر، چه‌بسا بعد از یک افق زمانی خاص، حتی اگر بعدها رمزگشایی شود، بی‌فایده خواهدبود. رمزهای عبور تغییر می‌کنند، حساب‌ها بسته می‌شوند، افراد می‌میرند و شرکت‌ها از بین می‌روند. با این حال، در برخی از حوزه‌ها، داده‌های رمزنگاری‌شده ممکن است سال‌ها یا حتی دهه‌ها پس از ذخیره‌سازی آن مفید باشند، مانند اسرار دولتی یا فهرست‌های اصلی رمزهای عبور که در پلتفرم‌های مختلف استفاده می‌شوند.
اگر قرار باشد رایانه‌های کوانتومی، رمزنگاری را در چند سال یا دهه آینده بشکنند، مهاجمان در حوزه‌های حساس مانند دفاع و اطلاعات (که به‌طور قطع این کار را انجام می‌دهند) ممکن است «داده‌های رمزنگاری‌شده» (Encrypted Data) را جمع‌آوری کنند، حتی اگر در حال حاضر قابل رمزگشایی نبوده و بی‌فایده باشد. بنابراین، زیرساخت‌های لازم برای انتقال به رمزنگاری پساکوانتومی هم‌اکنون در حال آماده‌سازی است.
رمزنگاری «پساکوانتومی» (PQC)
درحالی‌که رایانه‌های کوانتومی در نهایت روش‌های رمزنگاری امروزی را می‌شکنند، می‌توانند برای توسعه الگوریتم‌های پیشرفته‌تر رمزنگاری نیز مورد استفاده قرار گیرند. به عبارت دیگر، رایانه‌های کوانتومی به‌معنای پایان رمزنگاری نیستند، بلکه به معنی انتقال از الگوریتم‌های رمزنگاری فعلی به الگوریتم‌های جدید و مقاوم در برابر تهدیدات کوانتومی هستند.
این انتقال در حال حاضر در جریان است. رمزنگاری «پساکوانتومی» یک زمینه فعال تحقیقاتی است که پیشرفتهای امیدوارکننده‌ای در تولید الگوریتم‌های رمزنگاری مقاوم در برابر تهدیدات آینده کوانتومی ارایه می‌دهد، در حالی‌که اصول بنیادی امنیت رمزنگاری را حفظ می‌کند. بیت‌کوین و هر چیزی دیگر به این پیشرفت‌ها نیاز دارند تا یکپارچگی خود را حفظ کنند.
رمزنگاری پساکوانتومی به توسعه الگوریتم‌های رمزنگاری تمرکز دارد که در برابر حملات کوانتومی مقاوم باشند. این الگوریتم‌ها جایگزین سیستم‌های فعلی مانند ECDSA و SHA-256 خواهند شد و روش‌های جدیدی طراحی خواهند کرد که تهدیدات کوانتومی را تحمل کنند.
الگوریتم‌های PQC از مسایل ریاضی استفاده می‌کنند که حل آن‌ها برای رایانه‌های کوانتومی دشوار است. برخی از گزینه‌های امیدوارکننده عبارتند از:
- رمزنگاری مبتنی‌بر شبکه‌ها: این روش بر اساس سختی مسایل شبکه است که معتقدند در برابر حملات کلاسیک و کوانتومی مقاوم است.
- معادلات چندجمله‌ای چندمتغیره: این‌ها رویکرد دیگری به امنیت رمزنگاری ارایه می‌دهند که به دشواری حل سیستم‌های معادلات چندمتغیره بستگی دارد.
- امضاهای مبتنی‌بر هش: استفاده از توابع هش به شیوه‌های جدید برای ایجاد امضاهایی که در برابر حملات کوانتومی ایمن باشند.
توسعه PQC یک حوزه تحقیقاتی فعال است و «موسسه ملی استانداردها و فناوری» (NIST) مجموعه‌ای از الگوریتم‌های مقاوم در برابر کوانتوم را شناسایی کرده‌است. این الگوریتم‌ها در حال آزمایش و تصحیح بیشتر هستند تا قابلیت پذیرش گسترده آن‌ها مورد ارزیابی قرار گیرد.
آینده‌نگری در برابر بحران رمزنگاری
از آن‌جا که پایان رمزنگاری سنتی ممکن است سال‌ها یا حتی دهه‌ها زمان‌بر باشد، هنوز تهدید «برداشت اکنون، رمزگشایی بعدن» به یک نگرانی جدی تبدیل نشده‌است. این تهدید شامل ذخیره داده‌های رمزنگاری‌شده به‌طور غیرقانونی است تا در آینده با استفاده از رایانه‌های کوانتومی قابل رمزگشایی باشد. دولت‌ها و سازمان‌ها از همین حالا اقدام به جمع‌آوری داده‌های رمزنگاری‌شده کرده‌اند که ممکن است در آینده برای آن‌ها ارزشمند شود.
دولت‌ها و تغییرات در دستورالعمل‌ها
در نوامبر ۲۰۲۴، «موسسه ملی استانداردها و فناوری» (NIST) اعلام کرد که در پنج سال آینده الگوریتم‌های آسیب‌پذیر به کوانتوم، از جمله الگوریتم ECDSA که در بیت‌کوین استفاده می‌شود، کنار گذاشته خواهدشد. این اعلامیه موجب احیای دوباره بحث‌ها در میان بیت‌کوینی‌ها درباره ضرورت تبدیل بیت‌کوین به یک سیستم مقاوم در برابر کوانتوم شد.
الگوریتم ECDSA مخفف (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) یک روش رمزنگاری است که برای ایجاد و تایید امضاهای دیجیتال استفاده می‌شود. این الگوریتم به‌ویژه در سیستم‌های امنیتی مانند بیت‌کوین برای تایید صحت تراکنش‌ها و تامین امنیت مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این‌جا به توضیح دقیق‌تری از این الگوریتم می‌پردازیم:
۱.رمزنگاری منحنی بیضوی (Elliptic Curve Cryptography – ECC):
ECDSA بر اساس رمزنگاری «منحنی‌های بیضوی» (ECC) ساخته شده‌است. این رمزنگاری برای تولید کلیدهای عمومی و خصوصی از یک منحنی ریاضی خاص استفاده می‌کند. منحنی‌های بیضوی ویژگی‌هایی دارند که امکان تولید کلیدهای کوچک‌تر (مقایسه با الگوریتم‌های دیگر مانند RSA) را با حفظ سطح امنیت مشابه فراهم می‌آورد. این ویژگی باعث می‌شود که ECDSA به‌ویژه در کاربردهایی که منابع محدود دارند (مانند موبایل‌ها و ارزهای دیجیتال) مفید باشد.
۲.عملکرد ECDSA
الگوریتم ECDSA از دو فرآیند اصلی تشکیل شده‌است: ایجاد امضا و تایید امضا.
- ایجاد امضا
در این مرحله، فردی که قصد دارد یک پیام را امضا کند، از کلید خصوصی خود برای تولید یک امضا دیجیتال استفاده می‌کند. این امضا شامل دو مقدار (r و s) است که از طریق عملیات ریاضی پیچیده با استفاده از منحنی بیضوی تولید می‌شوند. - تایید امضا
هر کسی که به پیام و امضای آن دسترسی دارد می‌تواند از کلید عمومی مربوط به امضا برای تایید صحت امضا استفاده کند. تایید صحیح بودن امضا نشان می‌دهد که پیام به‌طور واقعی از طرف صاحب کلید خصوصی ارسال شده و تغییرات غیرمجاز در پیام وجود ندارد.
۳.مزایای ECDSA
- امنیت بالا با کلیدهای کوچک‌تر: به‌دلیل استفاده از منحنی‌های بیضوی، ECDSA می‌تواند امنیتی مشابه RSA را با کلیدهای کوچک‌تر ارایه دهد. این ویژگی به‌ویژه در فضاهای ذخیره‌سازی محدود مفید است.
- کارایی بیشتر: ECDSA نسبت به الگوریتم‌هایی مانند RSA در پردازش‌های رمزنگاری سریع‌تر و کاراتر است.
۴.کاربرد در بیت‌کوین
در بیت‌کوین، ECDSA برای امضای تراکنش‌ها استفاده می‌شود. وقتی یک کاربر بیت‌کوین قصد دارد تراکنشی را انجام دهد، باید تراکنش را با کلید خصوصی خود امضا کند. این امضا نشان می‌دهد که این فرد مالک بیت‌کوین‌های مربوط است و می‌تواند آن‌ها را ارسال کند. شبکه بیت‌کوین سپس از کلید عمومی مربوط برای تایید صحت این امضا استفاده می‌کند.
۵.تهدیدات کوانتومی و آینده ECDSA
یکی از نگرانی‌ها در دنیای ارزهای دیجیتال این است که رایانه‌های کوانتومی ممکن است قادر به شکستن الگوریتم‌های رمزنگاری فعلی مانند ECDSA باشند. رایانه‌های کوانتومی می‌توانند با سرعت بسیار بالا عملیات‌های پیچیده‌ای انجام دهند که در حال حاضر برای رایانه‌های کلاسیک غیرممکن است. این تهدید باعث شده‌است که پژوهش‌هایی در زمینه «رمزنگاری پساکوانتومی» (quantum-resistant cryptography) انجام شده تا روش‌هایی برای مقابله با این تهدید در آینده پیدا شود.
در مجموع، ECDSA یکی از الگوریتم‌های کلیدی در دنیای بیت‌کوین و بسیاری دیگر از سیستم‌های دیجیتال است، اما باتوجه به پیشرفتهای فناوری و تهدیدات احتمالی رایانه‌های کوانتومی، ممکن است در آینده نیاز به جایگزینی یا بهبود آن باشد.
دولت آمریکا قصد دارد رمزنگاری امضای بیت‌کوین را منسوخ کند
با گذشت زمان و با پیشرفتهای فنی در دنیای رایانه‌ها، بحث‌های زیادی در مورد تهدیدات رایانه‌های کوانتومی برای سیستم‌های رمزنگاری، به‌ویژه بیت‌کوین، ایجاد شده‌است. به‌تازگی یک هشدار رسمی از سوی «موسسه ملی استانداردها و فناوری» (NIST) منتشر شده که طبق آن، الگوریتم رمزنگاری ECDSA که برای امضاهای دیجیتال بیت‌کوین استفاده می‌شود، پس از سال ۲۰۳۰ منسوخ خواهدشد. این اعلام، دوباره بحث‌هایی را در میان جامعه بیت‌کوین به راه انداخته‌است و برخی از فعالان این حوزه خواستار توجه جدی به تهدیدات رایانه‌های کوانتومی و راه‌های مقاوم‌سازی بیت‌کوین در برابر آن‌ها شده‌اند، در حالی‌که برخی دیگر همچنان نگران نیستند.
تهدیدات کوانتومی برای بیت‌کوین و سیستم‌های رمزنگاری
رایانه‌های کوانتومی، ماشین‌های پیشرفتهای هستند که از اصول مکانیک کوانتوم برای پردازش داده‌ها به شکلی سریع‌تر از رایانه‌های کلاسیک استفاده می‌کنند. قدرت پردازشی فوق‌العاده این سیستم‌ها می‌تواند تهدیدی جدی برای الگوریتم‌های رمزنگاری فعلی مانند ECDSA و RSA باشد که پایه‌گذار بسیاری از سیستم‌های امنیتی در دنیای دیجیتال، از جمله بیت‌کوین، هستند. این تهدیدات در زمینه‌هایی مانند ارتباطات خصوصی، بانکداری آنلاین و حفظ امنیت تراکنش‌های بیت‌کوین به‌طور خاص مشهود است.
در این میان، NIST در گزارشی که در نوامبر گذشته منتشر کرده‌است، اعلام کرد که الگوریتم‌های آسیب‌پذیر در برابر رایانه‌های کوانتومی، از جمله ECDSA، پس از ۲۰۳۰ منسوخ خواهند شد. این اعلام دوباره، بحث‌ها و نگرانی‌هایی را در جامعه بیت‌کوین به وجود آورده‌است که آیا بیت‌کوین باید به‌روزرسانی شود تا در برابر تهدیدات کوانتومی مقاوم‌تر شود یا خیر.
نگرانی‌ها و واکنش‌ها در جامعه بیت‌کوین
پس از انتشار این خبر، تعدادی از کاربران در توییتر و دیگر پلتفرم‌ها نسبت به این موضوع واکنش نشان داده و از جامعه بیت‌کوین خواسته‌اند که به‌طور جدی به فکر مقاوم‌سازی بیت‌کوین در برابر رایانه‌های کوانتومی باشند. یکی از کاربران معروف با نام «عیسی بیت‌کوین» (Bitcoin Isaiah) در این زمینه گفت: «واقعن خوشحال نمی‌شوم که دولت‌ها این مساله را جدی می‌گیرند، در حالی‌که بسیاری از بیت‌کوینی‌ها همچنان این موضوع را نادیده می‌گیرند. بهتر است احتیاط کنیم تا بعدن پشیمان نشویم.»
در مقابل، برخی دیگر از اعضای جامعه بیت‌کوین مانند «آدام بک» (Adam Back)، مدیرعامل و یکی از بنیان‌گذاران شرکت فناوری بلاک‌استریم (Blockstream)، دیدگاه متفاوتی دارند. بک که دکترای علوم کامپیوتر دارد و در جامعه بیت‌کوین به‌عنوان یکی از شخصیت‌های برجسته شناخته می‌شود، اظهار کرد که الگوریتم‌های بیت‌کوین مانند ECDSA و Schnorr به اندازه کافی مقاوم هستند و هنوز برای سال‌ها نیازی به تغییر ندارند. او تاکید کرد که NIST تاریخ منسوخ شدن الگوریتم‌های ۱۲۸ بیتی را برای سال ۲۰۳۵ اعلام کرده‌است، نه ۲۰۳۰، بنابراین هیچ نیازی به نگرانی فوری وجود ندارد.
رمزنگاری «امضای اشنور» (Schnorr signature) و به‌روزرسانی تپ‌روت
رمزنگاری اشنور (Schnorr) که یکی از اجزای کلیدی به‌روزرسانی تپ‌روت (Taproot) در بیت‌کوین است، به‌عنوان یک جایگزین ساده‌تر و کارآمدتر برای ECDSA معرفی شده‌است. این الگوریتم، برخلاف ECDSA، حجم داده کمتری را برای امضاها تولید می‌کند، بنابراین به پردازش کمتری نیاز دارد. این ویژگی‌ها باعث می‌شود Schnorr گزینه‌ای مناسب برای مقابله با تهدیدات احتمالی رایانه‌های کوانتومی باشد و به‌عنوان یک راه‌حل مقاوم در برابر این نوع تهدیدات مطرح شود.
آیا تهدید کوانتومی برای بیت‌کوین نزدیک است؟
برخی از فعالان بیت‌کوین مانند آدام بک معتقدند تهدیدات رایانه‌های کوانتومی هنوز فاصله زیادی دارند و ممکن است دهه‌ها طول بکشد تا رایانه‌های کوانتومی به اندازه کافی پیشرفته شوند که قادر به شکستن رمزنگاری بیت‌کوین باشند. در مقابل برخی دیگر مانند کاربری با نام «مارکت ویزارد» (Marketwizard87) این نگرانی را دارند که اگر الگوریتم ECDSA در پنج سال آینده منسوخ شود، بیت‌کوین در حال حاضر نیز در معرض تهدید قرار دارد. این دسته از کاربران اعتقاد دارند بیت‌کوین باید از هم‌اکنون به‌روزرسانی‌های لازم را برای مقابله با این تهدیدات احتمالی انجام دهد.
آیا زمان برای آماده‌سازی برای رایانه‌های کوانتومی کافی است؟
برخی از کارشناسان و علاقه‌مندان به بیت‌کوین همچنان نگرانی زیادی ندارند و معتقدند که تهدید رایانه‌های کوانتومی برای سال‌ها یا دهه‌ها بعد است. اما دیگران معتقدند که این تهدید باید جدی‌تر گرفته شود و امروز باید برای آینده آماده شویم. به هر حال، وضعیت کنونی گواه بر آن است که برای پایداری و امنیت بیت‌کوین و سایر سیستم‌های رمزنگاری در دنیای دیجیتال، گام‌های لازم برای انطباق با تکنولوژی‌های آینده باید سریع‌تر برداشته شود. برای مقابله با تهدیدات رایانه‌های کوانتومی، نیاز به الگوریتم‌های رمزنگاری جدیدی به نام «رمزنگاری پساکوانتومی» دیده می‌شود. این نوع رمزنگاری به‌گونه‌ای طراحی شده‌است که حتی در برابر توان پردازشی رایانه‌های کوانتومی مقاوم باشد. پژوهش‌ها و تحقیقات زیادی در این زمینه در حال انجام است و چه‌بسا در آینده نزدیک شاهد معرفی این الگوریتم‌ها خواهیم بود. با پذیرش این الگوریتم‌ها، بیت‌کوین و دیگر سیستم‌های مالی دیجیتال قادر خواهند بود تا امنیت خود را در دنیای کوانتومی حفظ کنند.
سخن پایانی
در حالی‌که تهدیدات رایانه‌های کوانتومی برای بیت‌کوین هنوز به یک خطر فوری تبدیل نشده‌اند، اما به‌روزرسانی‌های لازم برای مقابله با این تهدیدات باید به‌زودی در دستور کار قرار گیرد. رمزنگاری پساکوانتومی و الگوریتم‌های جدید می‌توانند راه‌حل‌هایی برای مقابله با این چالش‌ها باشند و جامعه بیت‌کوین باید برای انتقال به این فناوری‌های جدید آماده شود. این فرآیند نیازمند زمان و همکاری گسترده جامعه است، اما به نظر می‌رسد این تغییرات برای حفظ امنیت بیت‌کوین در آینده ضروری خواهدبود. در نهایت، برای آماده‌سازی جامعه دیجیتال برای آینده کوانتومی، ما باید پروتکل‌ها و سیستم‌ها را یک‌به‌یک به‌روز کنیم. انتقال به رمزنگاری پساکوانتومی ممکن است چالش‌برانگیز باشد، اما این انتقال ضروری است و نشان می‌دهد که ما وارد عصر رایانه‌های کوانتومی می‌شویم. این فناوری تحول‌آفرین وعده نوآوری‌هایی در زمینه‌هایی همچون پزشکی و مواد پیشرفته را می‌دهد که امروزه نمی‌توانیم به‌طور کامل آن‌ها را تصور کنیم.
