Theo đề xuất của nhà nghiên cứu Avihu Mordechai Levy thuộc StarkWare, các giao dịch Bitcoin có thể được tăng cường khả năng chống lại các cuộc tấn công lượng tử trong tương lai mà không cần thay đổi giao thức cốt lõi của mạng lưới.
Trong một bài báo gần đây , Levy mô tả một lược đồ giao dịch “Bitcoin an toàn lượng tử” được thiết kế để vẫn đảm bảo an toàn ngay cả khi máy tính lượng tử phá vỡ thuật toán mã hóa đường cong elip đang được sử dụng hiện nay. Phương pháp này hoạt động trong khuôn khổ các quy tắc lập trình hiện có của Bitcoin và không yêu cầu soft Fork hay nâng cấp mạng nào khác.
“Chúng tôi giới thiệu QSB, một lược đồ giao dịch Bitcoin an toàn lượng tử không yêu cầu thay đổi giao thức Bitcoin và vẫn đảm bảo an toàn ngay cả khi có sự hiện diện của thuật toán Shor”, Levy viết.
Đề xuất này thay thế chữ ký đường cong elip bằng mật mã dựa trên hàm băm và chữ ký Lamport, một sơ đồ chữ ký ban đầu được coi là có khả năng chống lại các cuộc tấn công lượng tử.
“Vì chữ ký Lamport có tính bảo mật hậu lượng tử và chúng ký một định danh giao dịch mạnh về mặt mật mã, nên không thể sửa đổi giao dịch mà không tạo ra một chữ ký Lamport mới — điều mà kẻ tấn công không thể làm giả, ngay cả với khả năng tính toán lượng tử,” Levy viết.
Cốt lõi của thiết kế là một câu đố mật mã cần được giải trước khi giao dịch được phát sóng. Bài báo ước tính rằng việc tìm ra lời giải hợp lệ sẽ cần khoảng 70 nghìn tỷ lần thử.
Không giống như Đào coin Bitcoin, quá trình tính toán diễn ra trước khi giao dịch đến mạng lưới. Người dùng thực hiện công việc Ngoài chuỗi và gửi một giao dịch đã bao gồm bằng chứng cho thấy bài toán đã được giải.
Levy ước tính rằng câu đố có thể được giải quyết bằng cách sử dụng phần cứng thông dụng như GPU với chi phí vài trăm đô la cho mỗi giao dịch.
Phương án này được thiết kế để hoạt động trong giới hạn mã lệnh của Bitcoin là 201 mã lệnh và 10.000 byte. Bài báo lưu ý rằng những giới hạn này cực kỳ nghiêm ngặt vì mỗi mã lệnh đều được tính vào tổng số, ngay cả khi nó xuất hiện trong một nhánh Script không được sử dụng.
Để đáp ứng các giới hạn đó, hệ thống kết hợp chữ ký Lamport với các câu đố dựa trên hàm băm trong cấu trúc giao dịch nhiều lớp. Nó cũng giới thiệu "ghim giao dịch", yêu cầu bất kỳ ai cố gắng sửa đổi giao dịch phải giải lại câu đố.
Levy mô tả hệ thống này như một biện pháp "bất đắc dĩ" chứ không phải là một giải pháp có thể mở rộng. Bài báo cho rằng cả chi phí tính toán Ngoài chuỗi và kích thước giao dịch on-chain đều không thể đáp ứng được Xuất lượng mục tiêu của Bitcoin hoặc nhu cầu của hầu hết người dùng.
Việc tạo giao dịch cũng phức tạp hơn so với việc sử dụng Bitcoin thông thường và có thể được coi là không chuẩn theo các chính sách chuyển tiếp hiện hành, nghĩa là chúng có thể gặp vấn đề về lan truyền và có thể cần được gửi trực tiếp đến các nhóm Đào coin thay vì phát tán thông qua mempool công cộng.
Đề xuất này cũng tiềm ẩn những đánh đổi về bảo mật. Mặc dù nó tránh được các cuộc tấn công dựa trên thuật toán Shor đe dọa chữ ký đường cong elip, thuật toán Grover vẫn có thể mang lại tốc độ tăng gấp đôi cho những kẻ tấn công lượng tử.
“Trong chừng mực mà mối đe dọa lượng tử được cho là có thật, việc tiếp tục nỗ lực nghiên cứu và triển khai giải pháp tốt nhất có thể cho Bitcoin vẫn là điều cần thiết – một giải pháp hiệu quả tối đa, thân thiện với người dùng và đáp ứng được nhu cầu của Bitcoin, thông qua những thay đổi ở cấp độ giao thức,” Levy viết.
Bài báo của Levy bổ sung vào một số đề xuất đã xuất hiện, phác thảo cách Bitcoin có thể chuyển đổi sang mật mã chống lượng tử, bao gồm Đề xuất cải tiến Bitcoin (BIP)-360 , giới thiệu định dạng địa chỉ Pay-to-Merkle-Root được thiết kế để hỗ trợ chữ ký an toàn lượng tử.
Mặc dù mối đe dọa lượng tử đối với Bitcoin vẫn chỉ là lý thuyết, nhưng các công ty như Google và Cloudflare đã bắt đầu chuẩn bị cho điều đó, đặt ra thời hạn năm 2029 để chuyển đổi hệ thống của họ sang công nghệ hậu lượng tử.
