إليك ما الذي تعنيه «كسر» بيتكوين بواسطة أجهزة الكمبيوتر الكمومية خلال 9 دقائق فعليًا

قال فريق Google للذكاء الاصطناعي الكمي في وقت سابق من هذا الأسبوع إن الحاسوب الكمي المستقبلي قد يتمكن من اشتقاق مفتاح خاص لبيتكوين من مفتاح عام خلال حوالي تسع دقائق. وانتشرت هذه المعلومة بسرعة عبر وسائل التواصل الاجتماعي وأثارت قلقًا في الأسواق.

لكن ماذا يعني ذلك فعليًا في الممارسة؟

لنبدأ أولًا بالاطلاع على كيفية عمل معاملات بيتكوين. عندما ترسل بيتكوين، يقوم محفظتك بتوقيع المعاملة باستخدام مفتاح خاص، وهو رقم سري يثبت أنك تملك العملات.

كما أن هذه الإمضاء تكشف أيضًا عن مفتاحك العام، وهو عنوان يمكن مشاركته، ويتم بثه إلى الشبكة ويظل في منطقة انتظار تُسمى mempool إلى أن يقوم عامل تعدين بإدراجه في كتلة. وبمتوسطٍ، تستغرق عملية التأكيد هذه حوالي 10 دقائق.

يرتبط مفتاحك الخاص ومفتاحك العام بمسألة رياضيات تُسمى مسألة اللوغاريتم المنفصل المنحنيَة البيضاوية. لا يمكن للحواسيب الكلاسيكية عكس هذه المسألة ضمن أي إطار زمني مفيد، بينما يمكن لحاسوب كمي مستقبلي قوي بدرجة كافية يعمل بخوارزمية تُسمى خوارزمية شور Shor القيام بذلك.

وهنا يأتي دور جزء “تسع دقائق”. وجدت ورقة Google أن الحاسوب الكمي يمكن “تهيئته” مسبقًا عبر إجراء حسابات مسبقة لأجزاء الهجوم التي لا تعتمد على أي مفتاح عام بعينه.

بمجرد ظهور مفتاحك العام في mempool، لا يحتاج الجهاز إلا إلى حوالي تسع دقائق لإنهاء المهمة واستخراج مفتاحك الخاص. يبلغ متوسط وقت تأكيد بيتكوين 10 دقائق. وهذا يمنح المهاجم فرصة تقارب 41% لاستخراج مفتاحك وإعادة توجيه أموالك قبل أن تؤكد المعاملة الأصلية.

فكّر في الأمر مثل لص يقضي ساعات في بناء آلة عالمية لتكسير الخزائن (الحسابات المسبقة). تعمل الآلة مع أي خزنة، لكن في كل مرة تظهر فيها خزنة جديدة، لا يحتاج الأمر سوى إلى بعض التعديلات النهائية — وهذه الخطوة الأخيرة هي ما يستغرق حوالي تسع دقائق.

هذا هو هجوم mempool. إنه مقلق، لكنه يتطلب حاسوبًا كميًا غير موجود بعد. تقدر ورقة Google أن مثل هذه الآلة ستحتاج إلى أقل من 500,000 كويبِت فيزيائي. تمتلك أكبر المعالجات الكمية اليوم حوالي 1,000.

القلق الأكبر والأكثر إلحاحًا هو 6.9 مليون بيتكوين، أي ما يقارب ثلث إجمالي المعروض، والتي ما تزال موجودة بالفعل في محافظ حيث انكشف المفتاح العام بشكل دائم.

يشمل ذلك عناوين بيتكوين المبكرة من السنوات الأولى للشبكة التي استخدمت صيغة تُسمى الدفع إلى المفتاح العام pay-to-public-key، حيث يكون المفتاح العام ظاهرًا على سلسلة الكتل افتراضيًا. كما يشمل ذلك أي محفظة أعادت استخدام عنوان، لأن الإنفاق من عنوان ما يكشف المفتاح العام عن جميع الأموال المتبقية في ذلك العنوان.

لا تحتاج هذه العملات إلى سباق “التسع دقائق”. يمكن للمهاجم الذي يملك حاسوبًا كميًا قويًا بدرجة كافية أن يكسرها على مهل، والعمل عبر المفاتيح المكشوفة واحدة تلو الأخرى دون أي ضغط زمني.

إن ترقية Taproot في بيتكوين لعام 2021 جعلت الأمر أسوأ، كما ذكرت CoinDesk في وقت سابق من يوم الثلاثاء. غيّرت Taproot طريقة عمل العناوين بحيث أصبحت المفاتيح العامة مرئية على السلسلة افتراضيًا، وهو ما وسّع دون قصد نطاق المحافظ التي قد تكون عرضة لهجوم كمي مستقبلي.

ستواصل شبكة بيتكوين عملها. يستخدم التعدين خوارزمية مختلفة تُسمى SHA-256 لا يمكن للحواسيب الكمية تسريعها بشكل ملموس باستخدام المناهج الحالية. ستظل الكتل تُنتَج.

سيظل السجل قائمًا. لكن إذا أمكن اشتقاق المفاتيح الخاصة من المفاتيح العامة، فإن ضمانات الملكية التي تجعل بيتكوين ذات قيمة ستنهار. أي شخص لديه مفاتيح مكشوفة يكون عرضة للسرقة، وينهار الاعتماد المؤسسي على نموذج أمن الشبكة.

الحل هو التشفير المقاوم للهجمات الكمية post-quantum cryptography، الذي يستبدل الرياضيات المعرضة للخطر بخوارزميات لا يمكن للحواسيب الكمية كسرها. استثمرت Ethereum ثماني سنوات في بناء مسار الانتقال إلى ذلك. أما بيتكوين فلم تبدأ حتى الآن.