Пояснення квантовостійких токенів

Мікрочастинки-стійкі токени використовують передові криптографічні методи для захисту від потужних можливостей квантових комп'ютерів.

Квантово-стійкі токени - це нове покоління криптовалют, створене для запобігання вразливостей, які створює квантове обчислення.Традиційні криптовалюти, такі як Bitcoin

BTCі ЕтерETH, покладаються на еліптичну криптографію (ECC), яка захищена від класичних комп'ютерів, але вразлива до квантових алгоритмів, таких як алгоритм Шора. Однак потенційна загроза є проблемою майбутнього.

ECC ґрунтується на складних математичних задачах, таких як знаходження приватного ключа за публічним ключем (проблема дискретного логарифму). Вирішення цього зайняло б надто довгий час на звичайних комп'ютерах, тому його вважають безпечним.

Однак, квантові комп'ютери можуть використовувати алгоритм Шора для вирішення цієї проблеми набагато швидше. По суті, вони можуть визначити приватний ключ за публічним ключем за частину часу, порушуючи безпеку системи.

Щоб протистояти цьому, квантово-стійкі токени реалізуютьалгоритми криптографії після-квантового віку, такі як криптографія на основі решіток та схеми підписів на основі хеш-функцій. Ці методи ґрунтуються на проблемах, які навіть квантові комп'ютери не можуть ефективно вирішити, що забезпечує надійний захист для приватних ключів, цифрових підписів та мережевих протоколів.

Загроза квантового обчислювання криптовалюті

Експоненційна потужність квантових обчислень може зробити поточні криптографічні протоколи неефективними, загрожуючи безпеці мереж блокчейн.

Безпрецедентна обчислювальна потужність

Квантові обчислення представляють собою значний стрибок в обчислювальних можливостях. На відміну від класичних комп'ютерів, які обробляють інформацію у двійковому (0 та 1), квантові комп'ютери використовують кубіти, які можуть існувати у кількох станах одночасно завдяки квантовим явищам, таким як суперпозиція та заплутаність.

Розкриття криптографії на основі відкритого ключа

Найбільш серйозною загрозою є можливість зламати криптографію на основі відкритого ключа, яка є куточним каменем безпеки блокчейну.Криптографія з відкритим ключемпокладається на два ключі — публічний ключ, до якого може отримати доступ кожен, і приватний ключ, відомий лише власнику.

Сила цієї системи залежить від математичних задач, які класичним комп'ютерам неможливо вирішити протягом розумного часу:

• RSA шифрування: Засноване на складності розкладання великих складних чисел, завдання, яке може зайняти класичним комп'ютерам тисячі років для достатньо великих ключів.
• Еліптична криптографія (ECC): Використовується Bitcoin, Ethereum та більшість сучасних блокчейнів, вона базується на вирішенні проблеми дискретного логарифма, ще одного обчислювально інтенсивного завдання.

Квантові комп'ютери, обладнані ШораАлгоритм може вирішувати ці проблеми експоненціально швидше. Наприклад, квантовий комп'ютер може розкласти на множники 2048-бітний ключ RSA в годинах, завдання, яке займе у класичних суперкомп'ютерів непрактичну кількість часу.

Хронологія загрози

Дослідження Глобального інституту ризику (GRI) оцінює, що квантові комп'ютери, здатні взламати поточні криптографічні стандарти, можуть з'явитися протягом 10-20 років. Ця терміновість підкреслена досягненнями, такими як Google’s Квантовий процесор Willow, який недавно досяг вікового рубежу в 105 кубітів. Хоча Віллоу ще не здатний розшифрувати шифрування, його розвиток свідчить про швидкий прогрес у напрямку більш потужних квантових систем.

Як працюють токени, стійкі до квантових обчислень

Токени, стійкі до квантових обчислювачів, ґрунтуються на високорівневих криптографічних алгоритмах, призначених для стійкості до потужності квантових комп'ютерів.

Важливість квантово-стійких токенів полягає у їхньому використанні пост-квантових криптографічних алгоритмів, які розроблені для витримки як класичних, так і квантових обчислювальних атак. Нижче наведено деякі ключові техніки, які використовуються:

Криптографія на основі решітки

Уявіть криптографію на основі решіток як масивну тривимірну сітку, складену з мільярдів дрібних точок. Виклик полягає в пошуку найкоротшого шляху між двома точками на цій сітці - головоломки настільки складної, що навіть квантові комп'ютери мають проблеми з її вирішенням. Це основа криптографії на основі решіток.

Алгоритми, такі як CRYSTALS-Kyber та CRYSTALS-Dilithium, схожі на ці надзвичайно міцні замки. Вони ефективні (швидкі у використанні) та не займають багато місця, що робить їх ідеальними для блокчейн мереж.

Хеш-криптографія

Хеш-криптографія працює, як унікальний відбиток пальця для кожної транзакції. Хеш - це рядок чисел і літер, що генерується з даних і не може бути перетворений назад до своєї початкової форми. Наприклад, Quantum Resistant Ledger (QRL) використовуєXMSSдля забезпечення безпеки транзакцій, надаючи практичний та оперативний приклад квантового стійкості на основі хеш-функцій.

Криптографія на основі коду

Цей метод працює, як приховування повідомлення всередині шумного радіосигналу. Лише людина з особистим ключем може "настроїтися" і декодувати повідомлення. Криптосистема МакЕліс успішно використовувала це протягом понад 40 років, що робить її одним з найбільш надійних методів шифрування електронної пошти. Її єдиний недолік полягає в тому, що "радіосигнал" (розмір ключа) значно більший, ніж у інших методів, що може ускладнити зберігання та обмін.

Криптографія багатовимірних поліномів

Уявіть головоломку, де вам потрібно вирішувати кілька складних рівнянь одночасно. Ці рівняння не є простими; вони нелінійні та мультиваріативні (багато змінних). Навіть квантові комп'ютери мають проблеми з такими загадками, тому що вони відмінно підходять для шифрування.

Приклади токенів, стійких до квантових обчислень

Декілька проектів блокчейн вже інтегрують криптографічні методи, стійкі до квантових обчислень, для захисту своїх мереж.

Ledger, стійкий до квантового обчислення (QRL)

Quantum Resistant Ledger (QRL) використовує XMSS, криптографічний метод, що ґрунтується на безпечних математичних функціях (хешах), для створення цифрових підписів. Уявіть собі його як надзвичайно безпечний печатку або штамп, що підтверджує, що транзакція є законною та захищеною від втручання.

На відміну від традиційних методів, які квантові комп'ютери можуть зламати, цей підхід залишається безпечним навіть проти майбутніх квантових технологій. Це гарантує, що криптовалюти, побудовані за допомогою QRL, залишатимуться захищеними в міру розвитку квантових обчислень.

QANplatform

QANplatform інтегрує криптографію на основі решітки в свій блокчейн, надаючи квантовостійку безпеку для дезцентралізовані додатки (DApps)ірозумні контракти.Платформа також наголошує на доступності для розробників, що полегшує створення безпечних рішень.

IOTA

IOTA використовує схему підпису одноразового використання Вінтерніца (WOTS), форму пост-квантової криптографії, для захисту своєї мережі, заснованої на Tangle. Як один з криптовалюти, що використовують пост-квантову криптографію, цей підхід покращує його готовність до квантового майбутнього, забезпечуючи цілісність та безпеку транзакцій у межах своєї екосистеми.

Важливість токенів, стійких до квантових обчислень

Токени, стійкі до квантових обчислень, є важливими для забезпечення безпеки, цілісності та довгострокової життєздатності мереж блокчейну при еволюції квантових обчислень.

Забезпечення криптовалютних активів

Квантовостійкі токени важливі в захист криптовалютних активіввід квантових вразливостей у криптографії та квантових обчисленнях. Якщо квантові комп'ютери викривають приватні ключі, це може призвести до несанкціонованого доступу до гаманця та масштабної крадіжки. Інтегруючи криптографію на основі решіток або схеми цифрових підписів на основі хеш-функцій, квантово-стійкі токени забезпечують безпеку приватних ключів.

Збереження цілісності блокчейну

Цілісність мереж блокчейн залежить від їхньої стійкості до підробки, що підкреслює важливість квантової стійкості у криптовалютах. Транзакції повинні залишатися незмінними, щоб забезпечити прозорість та надійність розподілених систем. Однак, квантове обчислювання може підірвати цю незмінність, дозволяючи зловмисникам підробляти або модифікувати записи про транзакції, підриваючи довіру до мереж блокчейн.

Токени, стійкі до квантових обчислень, підвищують квантову безпеку блокчейну, захищаючи записи транзакцій за допомогою криптографії після квантового розрахунку, забезпечуючи, що навіть високорозвинені обчислювальні атаки не можуть змінити реєстр. Ця безпека є важливою в секторах, таких як управління ланцюгом постачання, де мережі блокчейнунеобхідно забезпечити автентичність даних.

Майбутнє екосистеми

Забезпечення майбутньої стійкості екосистеми є ще однією важливою перевагою квантово-стійких токенів. Якщо квантові обчислення стають більш потужними, традиційні криптографічні методи потрібно буде замінити або доповнити квантово-стійкими альтернативами. Шляхом прийняття після-квантової криптографії зараз розробники блокчейн можуть забезпечити свої мережі проти майбутніх загроз.

Підтримка регуляторної відповідності

Токени, стійкі до квантових обчислень, можуть відігравати важливу роль у підтримці регуляторна відповідність. Уряди та регуляторні органи надають все більше уваги надійним заходам кібербезпеки, оскільки цифрові активи набувають широкого використання.

Виклики у токенах, які стійкі до квантових обчислень

Незважаючи на переваги, запровадження токенів, стійких до квантових обчислень, ставить перед собою кілька викликів, які потрібно вирішити.

• Пост-квантова криптографічні алгоритми, такі як методи на основі решіток або коду, вимагають значно більше обчислювальної потужності, ніж традиційні. Це може сповільнити швидкість транзакцій, зменшити масштабованість блокчейну та збільшити споживання енергії.
• Квантова криптографія часто вимагає більших ключів і підписів, іноді кілька кілобайтів розміру. Ці надмірно великі ключі створюють проблеми зберігання, уповільнюють передачу даних та несумісні з існуючими системами, оптимізованими для менших навантажень.
• До цього часу не існує універсальних стандартів для алгоритмів, стійких до квантових обчислень. Організації, такі як Національний інститут стандартів та технологій (NIST), працюють над цим, але до того часу, поки це не буде узгоджено, блокчейн-проекти ризикують фрагментацією, коли різні мережі використовують несумісні рішення.
• Існуюча інфраструктура блокчейну була побудована для традиційної криптографії і не може легко інтегрувати методи, які забезпечують захист від квантових атак. Оновлення до криптографії після квантового комп'ютера часто потребує витратних перебудов, включаючи жорсткі форки, які можуть нарушити роботу мережі і розділити спільноту.

Майбутнє квантово-стійкої криптографії

Майбутнє квантово-стійкої криптографії спрямовано на забезпечення безпеки цифрової інформації користувачів навіть з появою потужних квантових комп'ютерів.

Це передбачає багатогранний підхід, в якому NIST очолює наступний етап шляхом стандартизації нових криптографічних алгоритмів, таких як CRYSTALS-Kyber та CRYSTALS-Dilithium, для широкомасштабної реалізації у програмному забезпеченні, апаратному забезпеченні та протоколах.

Проведені дослідження спрямовані на вдосконалення цих алгоритмів для покращення ефективності та продуктивності, зокрема для пристроїв з обмеженням ресурсів. Проте, основні виклики включають надійне управління ключами, використання гібридних класичних / післяквантових підходів під час переходу та забезпечення криптографічної гнучкості для майбутніх оновлень алгоритмів.

Реальні приклади, такі як Winternitz Vault Solana, які використовують хеш-підписи для квантової стійкості, демонструють активні кроки на шляху до пост-квантового світу.

Подивившись вперед, вирішення загрози "врожай зараз, розшифруйте пізніше", впровадження квантової криптографії в апаратному забезпеченні та підвищення громадської уваги є ключовими для безпечного переходу.

Відмова відповідальності:

1. Ця стаття перепечатана з [cointelegraph]. Авторське право належить оригінальному автору [Callum Reid]. Якщо є зауваження до цього повторного друку, будь ласка, зв'яжіться з gate Learn, і вони оперативно займуться цим згідно відповідних процедур.
2. Відповідальність за відмову: погляди і думки, висловлені у цій статті, є виключно власністю автора і не є інвестиційними порадами.
3. Команда Gate Learn переклала статтю на інші мови. Копіювання, розповсюдження або плагіат перекладених статей заборонені, якщо не зазначено інше.