محاسبات کوانتومی؛ پایانی برای رمزارز‌ها

اگر یک قطعه‌ی کلیدی به نام بیت‌کوین از دنیای رمزنگاری حذف شود چه اتفاقی خواهد افتاد؟ این سوال ممکن است بسیاری از علاقه‌مندان به دنیای رمزارز‌ها را به یاد فیلم‌های علمی تخیلی(و حتی FUD به معنای ترس، عدم اطمینان و شک و تردید) بیاندازد، اما باید بدانید که تقریبا روزی نیست که در صدر اخبار، مطلبی در مورد پیشرفت در زمینه محاسبات کوانتومی وجود نداشته باشد.

و در حالی که این تکنولوژی یعنی محاسبات کوانتومی می‌تواند  تاثیر مثبتی بر زندگی بشریت بگذارد، برای دارندگان رمزارزها این تکنولوژی می‌تواند حکم یک طلسم خرابکار را داشته باشد.

این ترس به این دلیل است که کامپیوتر‌های کوانتومی توانایی از بین بردن بخش زیادی از رمزنگاری که نحوه‌ی عبور اطلاعات و داده‌ها(از جمله کلید‌های خصوصی مربوط به رمزارزها) از طریق اینترنت هستند را تغییر دهد. به همین ترتیب محققان در حال حاضر به دنبال راه‌هایی برای طراحی دوباره‌ی سیستم رمزارزها هستند تا در مقابل کامپیوترهای کوانتومی مقاوم باشند.

به عنوان مثال در کنفرانس Financial Crypto 2018 که هفته گذشته برگزار شد، محققان تا جایی نگران اثرات احتمالی فناوری در بخش رمزنگاری بودند که راه‌ حل‌های احتمالی خود را از هم اکنون ارائه می‌دادند.

فانگو ژانگ(Fangguo Zhang)، یکی از محققان دانشگاه Sun Yat-sen و نویسنده‌ی همکار در مقاله‌‌ای با نام ناشناسی رمزارزها پس از ظهور تکنولوژی کوانتومی(Anonymous post-Quantum Crypto cash) گفته است که:

رمزارزها به شدت با پول کاربران مرتبط هستند، و این یک موضوع بسیار حساس و حیاتی است. به عنوان یک رمزنگار ما باید اقدامات احتیاطی را در هنگام این توسعه‌ی سریع محاسبات کوانتومی انجام دهیم، به طوری که وقتی به قدرت رسید ما در اسرع وقت توانایی به روز رسانی سیستم‌های رمزنگاری را داسته باشیم. Fangguo Zhang

به همین دلیل است که ژانگ و چند نفر دیگر از همکارانش دست به طراحی یک ساختار رمزارز(برای مطالعه‌ی بیشتر به مقاله رجوع شود) که شبکه‌ی ایده‌آل نامیده می‌شود، زده‌اند که جایگزین الگوریتم اثر دیجیتالی بیت‌کوین می‌شود تا بتواند کامپیوتر‌های کوانتومی را تحمل کند.

اگرچه در مورد اینکه چه زمانی محاسبات کوانتومی تحقق می‌پذیرد و اینکه چنین تکنولوژی هرگز به وجود خواهد آمد یا خیر، هنوز اختلاف نظر‌هایی وجود دارد، باز هم محققانی هستند که از هم اکنون در حال کار بر روی یک راه حل جهت مقابله با آن هستند.

برای مثال تیم رافینگ(Tim Ruffing) دانشجوی دکترای علوم کامپیوتر دانشگاه سارلند، در حال کار بر روی طرح خودش برای مقابله با اثرات حضور پردازش‌های کوانتومی است و اینگونه گفته است که:

حتی اگر تا تحقق این چنین چیزی بسیار فاصله داشته باشیم هم، امنیت کوانتومی هم اکنون موضوع مهمی است. Tim Ruffing

جایگرینی امضای دیجیتال

از آنجایی که الگوریتم امضای دیجیتال در زمان ظهور محاسبات کوانتومی به بخش آسیب‌پذیر سیستم رمزنگاری تبدیل می‌شود، تنها یک رمزارز نیست که در این بین ضربه خواهد خورد، بلکه تمامی رمزارزها تاثیر منفی را تجربه خواهند کرد.

این الگوریتم‌ها کلید‌های خصوصی و عمومی را تولید می‌کنند که به وسیله‌ی آن صاحبان رمزارزها قادر به جابجایی و ذخیره‌ی بیت‌کوین خود هستند. در حالی که کلید عمومی می‌تواند در دسترس دیگران قرار گیرد و راهی است برای دریافت دارایی، کلید خصوصی همانطور که از نامش پیداس، باید به شکل خصوصی نگهداری شده و تنها برای ارسال دارایی از آن استفاده شود. به وسیله‌ی کامپیوتر‌های امروزی نمی‌توان از طریق محاسبات ریاضی یک کلید خصوصی را با داشتن کلید عمومی مورد نظر تولید کرد. اما از لحاظ نظری، رایانه‌های کوانتومی به قدری توان محاسباتی بالایی دارند که به سادگی می‌توانند بین کلید خصوصی و عمومی پیوندی برقرار کنند.

به همین ترتیب بسیاری از تحقیقات انجام شده در حال مطالعه برای یافتن راهی هستند تا بتوانند الگوریتم دیجیتال رمزارزها را با چیز دیگری جایگزین کنند.

برای مثال ژانگ پیشنهاد رمزنگاری با شبکه‌ی ایده‌آل را داده است، که نه تنها در مقابل عملیات کوانتومی مقاوم است بلکه در داشتن ویژگی‌های حفظ حریم خصوصی نیز پیشرو خواهد بود. بر اساس مقاله‌ی وی، هم امضای حلقه‌های غیر قابل پیوند(یک طرح فنی که اغلب شهرتش به دلیل استفاده‌ از آن در رمزارز مونرو است) و هم آدرس‌های مخفی به این طرح اضافه شده‌اند.

گرچه به علت پیچیدگی بالای سیستم، نیاز به تولید یک رمزارز کاملا جدید است اما طبق گفته‌های ژانگ، این عمل در برنامه‌ی کاری محققان نمی‌باشد، هرچند برخی دانشجویان کارشناسی ارشد اکنون در حال آزمایش این سیستم‌ها هستند.

راه حل‌های متعدد

از آنجایی که در حال حاضر مقداری زیادی پول و وقت صرف رمزارزها شده، این روش راه حل ایده‌آلی نیست.

به همین دلیل است که محققان دیگری وجود دارند که تمام توجه خود را برروی طراحی مجدد معماری رمزارزهای موجود به عنوان راه مقاومت در برابر محاسبات کوانتومی، قرار داده‌اند.

رافینگ از دانشگاه سارلند یکی از این محققان است. به علاوه، الکسی زامیاتین(Alexei Zamyatin) که معاون پژوهشی دانشگاه لندن است، اخیرا در یک مقاله‌ی جدید با همین موضوع همکاری داشته است، اگرچه روند تکمیل این مقاله هنوز به پایان نرسیده است، هردوی این محققان به طور مستقل از یکدیگر در حال کارکردن روی روش‌هایی برای آموزش کاربران در مورد مشکل مورد نظر هستند، چونکه در صورت توسعه‌ی آدرس‌های جدید نیاز است که کاربران مسئولیت تغییر به این آدرس‌ها را بر عهده بگیرند.

به عنوان مثال، رافینگ یک ایده جدید را به لیست پستی توسعه‌دهنده‌ی پیشروی بیت‌کوین ارسال کرده است. اساساْ طی آن رافینگ فرایند تراکنش دو مرحله‌ای را توصیف کرد که کلید عمومی کاربر تا زمانی که ارز به طور کامل به یک آدرس کوانتومی آماده منتقل شود، مخفی باقی می‌ماند.

در ضمن زامیتین معتقد است که راه دیگری که باعث می‌شود کاربران رمزارزهای خود را به آدرس‌های مقاوم انتقال دهد از طریق ارتقای نرم‌افزاری یا سافت‌فورک با قابلیت Backward-Compatible است.

طبق گفته‌های زامیتین  تعداد زیادی از طرح‌های امضای مقاوم به محاسبات کوانتومی در یک کنفرانس رمزنگاری بزرگ که در ماه نوامبر برگزار شد، مورد بررسی قرار گرفته است.

به همین ترتیب است که بسیاری از محققان فکر نمی‌کنند ساخت رمزارزی مقاوم در مقابل محاسبات کوانتومی بسیار دشوار باشد. در مقابل، بسیاری از آن‌ها عقیده دارند که رمزارزها یکی از کوچک‌ترین مشکلاتی خواهند بود که در جهان تحت حاکمیت رایانه‌های کوانتومی به وجود خواهد آمد.

زامیتین در این مورد گفت:

در واقع اگر کامپیوتر‌های کوانتومی به روی کار آیند، ما مشکلات بزرگ‌تر دیگری خواهیم داشت. Alexei Zamyatin

به نظر شما “مشکلات بزرگ‌تر دیگری” که محققان راجب آن صحبت می‌کنند چه می‌تواند باشد؟ نظرات خود را در بخش دیدگاه‌ها به اشتراک بگذارید.