区块链:量子计算机新进展,钱包还安全吗?

编者按:本文来自白话区块链,作者:JackyLHH,Odaily星球日报经授权转载。几乎每隔一段时间,便会传出量子计算机的“突破性进展”。进而引起业内部分用户的恐慌:量子计算机的出现会破解比特币的加密算法,加密世界即将崩塌。

这不,最近美国公司霍尼韦尔官方宣布在量子计算领域取得突破性进展,将提升量子计算机的性能。并且,霍尼韦尔还声称将在未来三个月发布全球最强大的量子计算机。

声音 | 姚前:量子计算短期不会让区块链和数字货币失去发展意义:国务院参事室研究员、前中国人民银行数字货币研究所所长姚前发表《量子计算会让区块链和数字货币失去意义?会出现量子货币吗?》文章,姚前表示,由于密码学是区块链的关键要素,是实现数字货币安全可信的技术基础,因此人们不免担忧,量子计算的发展是否会对区块链和数字货币的安全带来威胁,甚者有人断言在量子计算机面前,区块链不值一提。但目前看,定论尚早。一是量子计算算法(如Grover算法和Shor算法)对非对称密码体系的威胁较大,但对对称密码、哈希算法的影响相对较小。二是目前没有证据证实或证伪量子计算机可以解决NP(Nondeterministic Polynomial,非确定性多项式)完全问题,也无法轻易地论断在量子计算环境下,依据计算复杂性的密码技术就没有前途了。三是密码学历来是在编码和破译、攻击和防守、矛和盾的对抗中发展起来,不能说有量子计算了,密码就不行了,量子计算也有其不擅长的地方,亦可构造抗量子密码体制,比如多变量公钥密码体制、基于Hash函数的数字签名方案、基于纠错码的密码体制和基于格的密码体制等。

因此,量子计算是否让区块链和数字货币失去了发展意义,短期内并不好说。但有一点是肯定的,那就是随着技术的发展,货币形态以及货币技术必然也会发生相应的改变。在量子时代,基于区块链技术的加密货币或许将继续存在,只不过它可能会采用更先进的抗量子密码技术。而另外一种可能是,它将被一种新型的基于量子技术的货币形态替代,也就是现在学术界有人在探索的量子货币。[2019/12/12]

声音 | 任正非:区块链在量子计算面前一钱不值:据网易科技消息,任正非今日表示,关于信息安全问题永远是大问题,就和矛和盾的关系一样,有盾一定有矛。但是量子计算机出现之后很多计算问题就可以解决了。“很多人将区块链说的多么伟大,但在量子计算面前就一钱不值了。”对于信息安全问题,任正非认为可以求助于法律。[2019/11/6]

量子计算机,来源:MITTechnologyReview这引起了不少加密资产持有者的担心,担心比特币等加密资产是否还安全,会不会轻易被量子计算机破解?这里先说结论:至少目前阶段大家不需要担心,即便将来通用的量子计算机大规模出现,比特币也不一定会被“杀死”。接下去,我们说说相关的原因。比特币用到的加密算法主要有2种:椭圆曲线数字签名算法,SHA256哈希算法。其中,ECDSA主要用于私钥、公钥的生成;SHA256主要用于公钥生成钱包地址,以及挖矿时的工作量证明。量子计算机会威胁到ECDSA的安全性。1994年,设计出了专门用来分解因数的Shor算法,足够强的量子计算机加上Shor算法,可以通过公钥破解出私钥。当然,量子计算机的这个破解过程也需要花费比较长的一段时间,况且量子计算机的发展也不是一帆风顺,刚开始的性能也没那么强大。即便量子计算机足够强大了,也有办法保护自己的比特币安全:每次只使用一次性比特币地址。这要感谢中本聪当初在设计比特币的时候,没有直接将公钥当作比特币的收款地址。比特币的公钥和对应的地址之间,做了SHA256加密,而目前并没有可以有效破解SHA256的算法。举个例子,如果大白需要给小黑转1BTC,大白的钱包地址里有3BTC,只要在转账的时候,将比特币的找零地址设为一个自己掌握私钥的、全新的比特币地址即可。这样,转账的时候,1BTC进入到小黑的地址,找零的2BTC进入到了大白的新地址。关于比特币的找零机制和UTXO模型,可以阅读白话区块链之前的推文《没有UTXO,比特币或不能如此稳定运行10年》。在区块链浏览器上查询这笔交易时,可以看到大白转出的地址和对应公钥,小黑的地址,找零的新地址。由于转出地址用完即废弃,里面没有任何BTC,所以即使看到了公钥,用量子计算机破解出了私钥也没关系。至于暴露的小黑收款地址和找零的新地址,由于量子计算机缺乏有效破解SHA256的算法,无法通过地址破解出公钥,所以是安全的。

动态 | 谷歌称其量子计算机已实现“量子霸权”,将全面迈入量子计算时代:谷歌研究人员本周在刊登在美国航天局NASA的网站一篇论文中表示,谷歌的处理器能够在3分20秒内执行完成当今最强大的超级计算机Summit需要10000年才能完成的计算。研究人员表示,这意味着谷歌的量子计算机已实现了“量子霸权(quantum supremacy)”,量子霸权是量子计算设备解决经典计算机实际上无法解决的问题的潜在能力。同时该研究人员预测,此次标志着迈向全面量子计算时代的里程碑,根据摩尔定律的指数速度,量子计算机的能力将以“双指数速度(double exponential rate)”发展。但研究人员也表示,该系统只能进行单一的、技术性很强的计算,使用量子计算机解决实际问题还需要数年时间。目前该论文已经从NASA网站撤回。据悉,目前国际密码学公认基于Hash函数的数字签名(Hash-based cryptography)能抗量子计算机攻击,如Merkle在 1989 年提出的认证树签名方案,它的安全性基于Hash函数的安全性。目前尚未存在有效针对一般Hash函数的量子计算机攻击。(金融时报)[2019/9/21]

ECHO技术负责人张楠:相比黑客 区块链更应该警惕量子计算机:5月19日,ECHO公链技术负责人张楠受邀作为首届全球区块链黑客马拉松导师参与区块链项目辅导。会上,张楠呼吁现场区块链从业者:相比于黑客,区块链更应该警惕量子计算机!他指出,谷歌已经研发出72量子比特(qubits)超导量子计算机,虽然这短期还不足以威胁区块链,但ECHO公链团队前瞻性采用了抗量子特性技术方案——后量子密码,运用LWE算法(伴随误差学习)抵抗来自量子计算机的攻击。ECHO团队还将会考虑开发与OpenSSL一同工作的Ring-LWE密钥交换协议,实现后量子时代区块链的安全问题。[2018/5/19]

矿机,来源:www.hellobtc.com那量子计算机会不会对比特币的挖矿产生影响呢?现在的计算机符合“摩尔定律”,即计算机芯片的晶体管密度每18个月翻一番,算力增长一倍。但是近年来,晶体管的尺寸逐渐逼近物理极限,计算机算力的指数级增长在放缓,摩尔定律逐渐失效中。量子计算机厉害的地方在于,它是以双指数的速度增长,即算力的增长指数也是指数级增长。这让传统计算机需要几万年的计算量,量子计算机可以在短时间内完成。但是,量子计算机做到的只是大幅削减计算时间,它还是要花时间计算的。前文我们提到,目前并没有可以有效破解SHA256的算法,所以利用量子计算机挖比特币时,也只能和其他矿机一样,一个一个地找随机数去试,只不过是量子计算机运算速度更快而已。比特币有难度调整机制,可以通过调整难度对抗来自量子计算机的算力增长,还可以通过升级SHA256算法,来增加挖矿难度。需要注意的是,以上的讨论都是建立在“量子计算机已经非常成熟了,而且还价格低廉”的前提假设。现实的情况是,量子计算机还处于实验室阶段。目前量子计算机只能进行单一的、技术性很强的计算,使用它解决实际问题还需要数年时间。截至目前,还没有一个通用的量子计算机出现,可靠的专用量子计算机也还没有问世。魔高一尺,道高一丈,量子计算机在向前发展的同时,加密算法亦会持续进步。在「得到」的《卓克·密码学30讲》中,著名科普作者卓克就提到了对抗量子计算机的第七代加密法——量子加密。量子加密和其他加密法不同,不但使用了数学,还使用了物理中的量子理论。量子计算机也很有可能无法破解,因为如果破解了,就违反了量子力学的基本原理。

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