Nowa ochrona Bitcoina przed komputerami kwantowymi nie wystarczy

Startup Project Eleven przedstawił postkwantowy dowód własności, który ma pozwolić właścicielom odzyskać Bitcoin, używając jedynie frazy seed. Firma i inwestor Jim Posen sfinansowali rozwój narzędzia opartego na koncepcjach akademickich i wcześniejszych prototypach.

Mechanizm ma wykazać posiadanie klucza głównego bez ujawniania go. Projekt opiera się na założeniu, że komputer kwantowy może odtworzyć prywatny klucz z klucza publicznego widocznego w łańcuchu bloków, ale nie potrafi odwrócić jednego etapu procesu haszowania używanego przy generowaniu klucza głównego z frazy seed. Tylko właściciel klucza głównego ma możliwość wygenerowania takiego dowodu.

Autorzy projektu odwołują się do prac Or Sattath i Shai Wyborski z 2023 roku oraz do prototypu przygotowanego wcześniej przez CTO Lightning Labs, Olaoluwa Osuntokun. Nowa implementacja ma działać około 16 razy szybciej niż wcześniejsze wersje; testy wykazały czas rzędu 243 milisekund na laptopie.

Narzędzie ma jednak ograniczenia techniczne. Wymaga portfela zgodnego z BIP‑32, czyli z hierarchicznym systemem wyprowadzania kluczy wprowadzonym w 2012 roku. Portfele starszego typu generowały klucze niezależnie, bez wspólnego klucza głównego, więc ich użytkownicy nie mogą skorzystać z mechanizmu. Obecna wersja nie została jeszcze poddana audytowi bezpieczeństwa, obsługuje jedynie trzy starsze typy adresów i nie jest zintegrowana ani zaakceptowana przez żaden łańcuch bloków.

Według Project Eleven: „Komputery kwantowe mogą wyciągnąć klucz prywatny z klucza publicznego. Nie potrafią jednak cofnąć procesu haszowania, który go stworzył.” Firma przedstawia to jako podstawę dowodu własności opartego na frazie seed.

W dyskusji społeczności Bitcoin pojawiły się propozycje administracyjne i protokołowe. W czerwcu współzałożyciel giełdy Binance zasugerował możliwość „zamrożenia” monet z wczesnych adresów po przełomie kwantowym. Istnieje też propozycja BIP‑361, która przewiduje czasowe wyłączenie starego systemu podpisów, co mogłoby uniemożliwić wydawanie monet z adresów, które nigdy się nie poruszyły.

Skala zagrożenia jest przedmiotem badań: analiza Sergio Demiana Lernera z 2013 roku wskazuje, że około 1,1 miliona BTC jest powiązane z adresami z lat 2009–2010 rozdzielonymi na niemal 22 000 adresów. Wiele z tych adresów ujawnia klucze publiczne w blockchainie, co czyni je podatnymi na ataki wykorzystujące komputery kwantowe i jednocześnie wyłącza je z ochrony oferowanej przez dowód oparty na frazie seed.

Dodatkowy kontekst technologiczny obejmuje badania zmniejszające wymagania sprzętowe dla kwantowych ataków; według dostępnych informacji, prace badawcze obniżyły te wymagania w ostatnim roku wielokrotnie. Agencje w Stanach Zjednoczonych planują wdrożenie kryptografii postkwantowej do 2031 roku. W społeczności Bitcoin toczy się debata o tym, które monety będą mogły zostać zwrócone właścicielom w przypadku działań administracyjnych lub protokołowych podjętych po przełomie kwantowym.