Pirmoji kvantiniu būdu apsaugota blokų grandinės technologija išbandyta Maskvoje

Susidomėjimas kriptovaliutomis šiuo metu smarkiai išaugo, o bankai, įmonės ir vyriausybės stengiasi suprasti technologiją ir kaip jas išnaudoti. Dėl to kriptovaliutų rinka pradėjo eksponentiškai kilti ir praėjusį mėnesį pasiekė stulbinančią 90 milijardų dolerių rinkos kapitalizaciją. Kad ir kas nutiktų toliau, kriptovaliutos tikrai vaidins vis įtakingesnį vaidmenį pasaulinėje finansų sistemoje.

Tačiau horizonte yra problema. Didelis iššūkis naudojant skaitmeninius grynuosius pinigus yra užtikrinti, kad visi juos naudotų sąžiningai. Ir atrodo, kad yra gana geras sprendimas blockchain technologijos pavidalu. Tai garantuoja sąžiningumą naudojant kriptografinius metodus, kurie, kaip plačiai manoma, yra nepalaužiami, išskyrus brutalios jėgos atakas.

Ir čia slypi problema. Brutalios jėgos atakos yra sudėtingos klasikiniams kompiuteriams, bet bus lengvos naujos kartos kvantiniams kompiuteriams. Didžiulė šių įrenginių galia reiškia, kad kai tik jie bus prieinami, kriptovaliutos staiga taps labiau pažeidžiamos atakoms.

Taigi būdas apsaugoti „blockchain“ technologiją nuo kvantinės atakos būtų labai naudingas.

Įeikite į Rusijos kvantinį centrą Maskvoje Jevgenijus Kiktenko ir keli draugai, sukūrę, sukūrę ir išbandę kvantinę blokų grandinės sistemą, kurioje saugumą garantuoja kvantinė mechanika. Jie sukūrė jį naudodami standartinę kvantinės kriptografijos sistemą, tokią, kokią jau galima įsigyti.

Pirmiausia šiek tiek fono. Blockchains įrašo operacijų sąrašą taip, kad būtų išvengta nesąžiningo naudojimo, pavyzdžiui, klastojimo ar dvigubų išlaidų. Jie leidžia bet kuriam kompiuteriui sekti šį sąrašą, sudarydami juos į bloką, kuris vėliau užšifruojamas, kad susidarytų skaičius, vadinamas maiša.

Šifravimo procesas yra svarbus. Tai algoritmas, kurį lengva apskaičiuoti, bet sunku atlikti atvirkščiai (pvz., faktorizavimas). Jo sukuriama maišos vertė yra unikali bloko savybė, ir bet koks įrašų klastojimas būtų iš karto akivaizdus, ​​nes tai pakeistų maišą.

Naujos operacijos vėliau surenkamos į naują bloką ir pridedamos prie esamos maišos vertės. Tada jis užšifruojamas, kad būtų sukurta nauja naujo bloko maiša. Tai įtraukiama į kitą operacijų sąrašą, kai jos yra užšifruotos ir pan. Rezultatas yra blokų grandinė, kurioje kiekviename yra visų ankstesnių blokų maišos reikšmės – taigi ir terminas „blockchain“.

Visi kompiuteriai, kuriuose saugomi šie blokai, reguliariai lygina savo maišos vertes, kad įsitikintų, jog jie visi sutampa. Bet koks kompiuteris, kuris nesutinka, atmeta įrašus, dėl kurių kilo problema.

Šis metodas yra geras, bet nėra tobulas. Vienas iš būdų žaisti šia sistema yra nesąžiningam vartotojui pakeisti operacijų sąrašą savo naudai, tačiau taip, kad maiša liktų nepakitusi. Tai galima padaryti naudojant brutalią jėgą, kitaip tariant, pakeičiant įrašą, užšifruojant rezultatą ir žiūrint, ar maišos reikšmė yra tokia pati. O jei ne, bando vėl ir vėl ir vėl, kol randa atitinkamą maišą.

Blockchainų saugumas pagrįstas įsitikinimu, kad paprasti kompiuteriai gali atlikti tokį brutalios jėgos ataką tik per tam tikrą laiką, kuris yra visiškai nepraktiškas, pavyzdžiui, visatos amžius. Priešingai, kvantiniai kompiuteriai yra daug greitesni ir todėl kelia daug didesnę grėsmę.

Kiktenko ir bendradarbiai turi sprendimą, kuris apsaugo nuo tokio pobūdžio kvantinių išpuolių. Jų blokų grandinės technologija subtiliai skiriasi. Dviejų asmenų sandoryje pateikiama informacija apie siuntėją, gavėją, sukūrimo laiką, pervestiną sumą ir referencinių operacijų sąrašas, pagrindžiantis, kad siuntėjas turi pakankamai lėšų operacijai atlikti.

Tada ši operacija siunčiama į visus valiutų tinklo kompiuterius, kurie ją saugo iki tam tikro iš anksto sutarto laiko – tarkime, 10 minučių – kai operacijos sujungiamos į bloką.

Kitame etape naudojamas algoritmas, leidžiantis visoms šalims susitarti, kad sandorių sąrašas yra sąžiningas. Tai pagrįsta devintojo dešimtmečio įrodymais, kai visi pirmiausia dalijasi savo informacija su visais kitais kompiuteriais. Tada jie perduoda informaciją, kurią gavo iš kitų tinklo šalių, kad visi galėtų matyti, kas ką pasakė. Tada šalys dar kartą dalijasi šia informacija ir taip toliau, kol susitars, kad visi kompiuteriai turi tą pačią informaciją.

Įrodymas yra tai, kad visada įmanoma pasiekti sutarimą per mažiau raundų nei yra partijų, jei bent du trečdaliai šalių yra sąžiningos.

Bet kaip tokioje sistemoje Alisa gali būti tikra, kad gauna informaciją iš Bobo ir atvirkščiai? Neturint šio tikrumo, piktavališkas vartotojas gali lengvai žaisti su sistema apsimesdamas daugybe skirtingų vartotojų.

Čia atsiranda kvantinė mechanika. Alisa ir Bobas gali patikrinti vienas kito tapatybę naudodami metodą, vadinamą kvantinio rakto paskirstymu. Taip siunčiama informacija naudojant kvantines daleles, tokias kaip fotonai, kurių pasiklausytojas negali nukopijuoti jų nesunaikinęs. Tokiu būdu Alisa ir Bobas gali būti tikri dėl vienas kito tapatybės.

Taigi Kiktenko ir co sistemos pagrindas yra kvantinė identifikavimo sistema, kurioje kiekviena šalis gali patikrinti bet kurios kitos tapatybę fizikos dėsnių garantuojamu būdu. Šis kvantinis parašas pridedamas prie kiekvienos operacijos, todėl jo neįmanoma sugadinti.

Kiktenko ir bendradarbiai teigia, kad sukūrė būtent tokią sistemą naudodami Šveicarijos įmonės ID Quantique komerciškai prieinamą kvantinės kriptografijos sistemą. Mes sukūrėme blokų grandinės protokolą su informacijos teoriškai saugiu autentifikavimu, pagrįstu tinklu, kuriame kiekviena mazgų pora yra sujungta kvantinio rakto paskirstymo ryšiu, sako jie.

Ir jie tai išbandė keturių vartotojų tinkle, iš kurių vienas bando žaisti su sistema dvigubai išleisdamas. Šis protokolas pašalina dvigubų išlaidų operaciją po antrojo ryšio ir leidžia sudaryti bloką, kuriame būtų tik teisėtos operacijos, sako Kiktenko ir kt.

Tai įdomus principo įrodymas, parodantis, kaip kvantinės technologijos gali būti naudojamos blokų grandinės technologijoms apsaugoti.

Bet tai nėra tobula. Visų pirma daroma prielaida, kad mažiau nei trečdalis šalių yra nesąžiningos. Jei daugiau nei trečdalis vartotojų sutinka žaisti su sistema, tai padaryti tampa nereikšminga.

Taip pat yra didelių technologijų kliūčių, kad ši sistema veiktų didesniu mastu. Ne mažiau svarbus dalykas yra kvantinio interneto sukūrimas, leidžiantis tokio pobūdžio sandoriams įvykti dideliais atstumais. Tai iššūkis, kurį reikėtų įveikti, nes šiuo metu jį sprendžia viso pasaulio mokslininkai.

Kvantinių kompiuterių grėsmė tikrai yra reali – ir ne tik „blockchain“ technologijai. Bet kokia informacija, kuri šiuo metu saugoma naudojant įprastą kriptografiją, taps nesaugi, kai tik bus įjungtas pirmasis pakankamai galingas kvantinis kompiuteris.

Dėl staigaus skubėjimo naudoti kriptovaliutas neabejotinai būtų naudinga ateityje apsaugoti technologiją nuo šios kvantinės grėsmės.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1705.09258 : kvantiniu būdu apsaugota blokų grandinė

paslėpti