Европол предупредил о квантовой угрозе для биткоина и данных

Европол 7 октября опубликовал два доклада о рисках квантовых вычислений для цифровых активов и зашифрованных данных. Агентство рекомендовало начинать подготовку к постквантовой защите до появления компьютеров, способных взламывать современные алгоритмы. Обновление систем и согласование изменений между участниками инфраструктуры могут занять годы.

Первый доклад, Quantum Computing and Cryptocurrencies, подготовил Европейский центр по борьбе с киберпреступностью Европола (EC3). В документе говорится, что достаточно мощный квантовый компьютер теоретически сможет восстановить приватный ключ по уже раскрытому публичному ключу. Это позволит подписывать транзакции и переводить средства без разрешения владельца.

Наиболее уязвимыми считаются криптовалюты, чьи публичные ключи уже доступны в блокчейне. Хеш-функции, используемые для ряда механизмов целостности блокчейнов, в докладе названы сравнительно устойчивыми к квантовым атакам. Поэтому появление такого компьютера не означает автоматического прекращения работы криптовалютных сетей.

По оценке Glassnode, публичные ключи раскрыты для 6,04 млн BTC, или 30,2% выпущенного предложения биткоина. Из этого объема 1,92 млн BTC относятся к структурной уязвимости из-за типа скрипта, а 4,12 млн BTC — к операционной, например из-за повторного использования адресов. Метрика показывает доступность публичных ключей, но не оценивает сроки появления компьютера, пригодного для атаки.

Для защиты биткоина потребуется перевести существующие неизрасходованные выходы транзакций (UTXO) на новые криптографические схемы. Это создаст дополнительную нагрузку на ограниченное блоковое пространство сети.

Согласно расчетам исследователей, приведенным Европолом, перенос всех UTXO по состоянию на середину 2024 года на квантово-устойчивую схему занял бы минимум 1827,96 часа, или 76,16 дня, при использовании всей пропускной способности блоков. При выделении на миграцию 25% емкости сети нижняя оценка увеличивается до 304,66 дня. Если заранее перевести все UTXO на Taproot с подписями Schnorr, расчетный минимум при использовании всей емкости блоков сокращается до 54,45 дня.

Эти значения являются теоретическим минимумом. В расчетах использовалось блоковое пространство с максимальной эффективностью, а часть накладных расходов была сокращена. Фактический переход без изменений протокола может занять больше времени. Миграцию можно распределить на длительный период, оставляя часть блоков для обычных транзакций.

Второй доклад, Harvest Now, Decrypt Later, Европол подготовил совместно с Университетом Карлоса III в Мадриде. Он посвящен сценарию, при котором злоумышленники уже сейчас собирают и сохраняют зашифрованные данные, чтобы расшифровать их после появления достаточно мощных квантовых компьютеров.

Риск относится к информации, которая должна оставаться конфиденциальной много лет, включая государственные коммуникации, медицинские записи, интеллектуальную собственность и материалы правоохранительных органов. Среди потенциально уязвимых протоколов названы TLS, SSH и OpenPGP. Угроза зависит от настроек конкретной системы и порядка управления ключами. Европол сообщил, что не располагает ясными доказательствами масштабного применения такой схемы.

Агентство рекомендовало организациям провести инвентаризацию криптографических алгоритмов, определить данные, которым требуется долгосрочная защита, отказаться от устаревших протоколов, улучшить управление ключами и поэтапно тестировать постквантовые решения.

IBM планирует построить крупномасштабный отказоустойчивый квантовый компьютер Quantum Starling к 2029 году. Microsoft также рассчитывает создать масштабируемую квантовую систему к этому сроку. Эти планы не гарантируют появления машины, способной взламывать используемые сегодня алгоритмы.

Национальный институт стандартов и технологий США ориентируется на 2035 год при переводе федеральных систем на постквантовую криптографию. После этого срока институт предлагает исключить ECDSA и RSA из перечня допустимых алгоритмов цифровой подписи. Документ с рекомендациями пока имеет статус проекта.