کامپیوتر کوانتومی چیست و چرا برای رمزنگاری یک تهدید است؟
برای درک تهدید کوانتومی، اول باید تفاوت بین کامپیوترهای امروزی و کامپیوترهای کوانتومی را بدانیم. این تفاوت، بسیار ساده‌تر از چیزی است که فکر میکنید.
کامپیوترهای کلاسیک از لپ‌تاپ شما گرفته تا قدرتمندترین ابر کامپیوترها، با بیت‌ها کار می‌کنند. هر بیت مثل یک کلید برق است؛ فقط میتواند در یکی از دو حالت خاموش (صفر) یا روشن (یک) قرار بگیرد. تمام محاسبات پیچیده، حاصل پردازش میلیاردها کلید برق است که پشت سر هم خاموش و روشن میشوند.
اما کامپیوترهای کوانتومی از کیوبیت (Qubit) استفاده می‌کنند. یک کیوبیت، به لطف پدیده‌ای در فیزیک کوانتوم به نام برهم‌نهی (Superposition)، میتواند هم‌زمان هم صفر باشد، هم یک و هم هر حالتی بین این دو. این ویژگی به کامپیوترهای کوانتومی اجازه می‌دهد تا حجم عظیمی از احتمالات را بهصورت موازی و هم‌زمان بررسی کنند، کاری که برای کامپیوترهای کلاسیک غیرممکن است.
کامپیوترهای کوانتومی و بیت کوین
قدرت واقعی این ماشین‌ها زمانی آشکار می‌شود که بدانیم ستون فقرات امنیت در دنیای دیجیتال، از جمله امنیت بیت کوین، بر پایه الگوریتمهای ریاضی رمزنگاری بنا شده است. الگوریتمهای رمزنگاری امروزی مثل RSA و الگوریتم امضای دیجیتال منحنی بیضوی (ECDSA) که بیت کوین از آن استفاده می‌کند، به شکلی طراحی شده‌اند که حل آنها برای کامپیوترهای کلاسیک، حتی اگر میلیاردها سال زمان داشته باشند، غیرممکن است.
با این حال، یک کامپیوتر کوانتومی قدرتمند با استفاده از الگوریتمهای خاصی مثل الگوریتم شور (Shor’s Algorithm)، میتواند این مسائل ریاضی را در مدت زمان کوتاهی حل کند. این توانایی، نه فقط بیت کوین بلکه کل زیرساخت امنیتی جهان دیجیتال از بانکداری آنلاین گرفته تا ارتباطات نظامی را با یک چالش بی‌سابقه روبرو می‌کند. البته این تهدید هنوز دور است و نیاز به پیشرفت‌های مهندسی دارد؛ یعنی هنوز زمان بسیار زیادی مانده تا چنین کامپیوترهای کوانتومی‌ای طراحی و ساخته شوند.
پاشنه آشیل بیت کوین: کدام آدرس‌ها در خطر هستند؟
امنیت مالکیت در شبکه بیت کوین بر اساس یک سیستم رمزنگاری کلید عمومی کار می‌کند که توسط الگوریتم ECDSA مدیریت می‌شود. هر کاربر یک کلید خصوصی (رمز عبور نهایی) و یک کلید عمومی (که از روی کلید خصوصی ساخته می‌شود) دارد. آدرس بیتکوین شما هم از روی کلید عمومی ساخته می‌شود.
نکته حیاتی اینجاست: اگر کسی به کلید خصوصی شما دسترسی پیدا کند، میتواند بیت کوین‌هایتان را خرج کند. از طرف دیگر اگر کسی فقط کلید عمومی شما را داشته باشد، با کامپیوترهای امروزی نمی‌تواند کلید خصوصی را پیدا کند اما همان‌طور که گفتیم، یک کامپیوتر کوانتومی قدرتمند میتواند این معادله را برعکس حل کند. یعنی از روی کلید عمومی، کلید خصوصی را محاسبه کند.
خوشبختانه، تمام آدرسهای بیت کوین به یک اندازه در برابر این تهدید آسیب‌پذیر نیستند.
آدرسهای مدرن (P2PKH و جدیدتر): امنیت بالاتر
در آدرسهای جدیدتر بیت کوین که با عدد ۱ یا ۳ یا حروف bc1 شروع میشوند (مانند P2PKH، P2SH و سگویت)، چیزی که شما برای دریافت بیت کوین به دیگران می‌دهید، خود کلید عمومی نیست بلکه یک هش از کلید عمومی شما است. هش کردن یک فرایند ریاضی یک‌طرفه است که در حال حاضر در برابر کامپیوترهای کوانتومی مقاوم در نظر گرفته می‌شود.
کلید عمومی شما فقط زمانی روی بلاکچین فاش می‌شود که برای اولین بار از آن آدرس، بیت کوینی را ارسال کنید. این مکانیزم یک لایه امنیتی هوشمندانه ایجاد می‌کند: تا زمانی که بیت کوینهای خود را در یک آدرس مدرن نگه داشته‌اید و از آن خرج نکرده‌اید، کلید عمومی شما مخفی باقی می‌ماند و کامپیوتر کوانتومی هدفی برای حمله ندارد. به همین دلیل است که کارشناسان همیشه توصیه می‌کنند از هر آدرس بیت کوین فقط یک‌بار استفاده کنید.
آدرسهای قدیمی (P2PK): گنجینه آسیب‌پذیر
در سال‌های اول تولد بیت کوین (عمدتا ۲۰۰۹ و ۲۰۱۰)، رایج‌ترین نوع آدرس، پرداخت به کلید عمومی یا «P2PK» بود. در این آدرسهای قدیمی، کلید عمومی بهصورت کامل و بدون هیچ‌گونه هش شدنی مستقیما روی بلاکچین ثبت شده است.
این آدرس‌ها پاشنه آشیل بیتکوین در برابر تهدید کوانتومی هستند. هر کسی میتواند با مرور بلاکچین، کلیدهای عمومی ذخیره‌شده در این آدرس‌ها را مشاهده کند. اگر یک کامپیوتر کوانتومی به‌اندازه کافی قدرتمند ساخته شود، میتواند به‌سادگی این کلیدهای عمومی را برداشته، کلید خصوصی مربوط به آنها را محاسبه کند و به تمام بیت کوینهای درون آن آدرس‌ها دسترسی پیدا کند.
تخمینها نشان می‌دهد که بیش از ۴ میلیون بیت کوین، از جمله تقریبا تمام ۱ میلیون بیتکوین منسوب به ساتوشی ناکاموتو، در همین آدرسهای آسیب‌پذیر P2PK (و آدرسهای مدرنی که مجددا استفاده شده‌اند) قرار دارند. این کوین‌ها که سال‌ها است هیچ تراکنشی نداشته‌اند، اهداف اصلی و بی‌دردسر برای یک حمله یا بازیابی کوانتومی خواهند بود.
در جدول زیر می‌توانید ویژگی‌های آدرسهای قدیمی و جدید بیت کوین را ببینید.
| ویژگی | آدرس قدیمی (P2PK) | آدرس مدرن (P2PKH/SegWit) |
|---|---|---|
| سال‌های استفاده | ۲۰۰۹-۲۰۱۰ | ۲۰۱۰ به بعد |
| اطلاعات روی بلاکچین | کلید عمومی کامل | هش کلید عمومی |
| زمان فاش‌شدن کلید عمومی | همیشه قابل مشاهده است | فقط در زمان اولین تراکنش خروجی |
| آسیب‌پذیری کوانتومی | بسیار بالا: بهصورت دائمی در معرض حمله است | پایین: تا قبل از خرج‌کردن امن است |
| دارندگان | ساتوشی ناکاموتو، ماینرهای اولیه | اکثر کاربران امروزی |
نقشه راه بازیابی بیت‌کوین‌های گمشده چگونه خواهد بود؟
اگر روزی یک نهاد (احتمالا یک دولت یا یک شرکت بزرگ فناوری مثل گوگل یا IBM) به یک کامپیوتر کوانتومی با توانایی لازم دست پیدا کند، فرایند تئوریک بازیابی بیت کوینهای گمشده از آدرسهای P2PK شامل این مراحل خواهد بود:
شناسایی آدرسهای آسیب‌پذیر
اولین قدم، یک تحلیل داده ساده است. کل بلاکچین بیت کوین که یک دفتر کل عمومی است؛ بررسی می‌شود تا لیستی از تمام آدرسهای P2PK که سال‌هاست تراکنشی نداشته‌اند تهیه شود. این لیست در واقع نقشه گنج خواهد بود.
محاسبه کلید خصوصی
این مرحله، قلب عملیات است. کلید عمومی یکی از آدرسهای شناسایی‌شده به کامپیوتر کوانتومی داده می‌شود. کامپیوتر با اجرای الگوریتم شور، معادله ریاضی را حل و کلید خصوصی متناظر با آن را استخراج می‌کند. برای آدرسهای P2PK که سال‌هاست دست‌نخورده باقی مانده‌اند، مهاجم هیچ محدودیت زمانی ندارد و میتواند با صبر و حوصله این کار را انجام دهد.
انتقال دارایی
با در دست داشتن کلید خصوصی، مالکیت کامل بیت کوین‌ها به دست آمده است. در این مرحله، یک تراکنش جدید با استفاده از کلید خصوصی بازیابی‌شده امضا می‌شود و تمام بیت کوین‌ها به یک آدرس جدید و امن منتقل میشوند. از دید شبکه بیت کوین، این یک تراکنش کاملا معتبر و قانونی به نظر می‌رسد.
چقدر زمان داریم؟
البته هنوز تا ساخت یک کامپیوتر کوانتومی با قدرت کافی فاصله داریم. برای شکستن رمزنگاری بیت کوین به دستگاهی با میلیونها کیوبیت پایدار احتیاج است در حالی که پیشرفته‌ترین کامپیوترهای امروزی تنها چند صد یا چند هزار کیوبیت دارند. با این حال، پیشرفت در این حوزه بسیار سریع است و جامعه بیت کوین باید برای آینده آماده باشد.
البته افراد مشهوری هم وجود دارند که درباره قدرت کامپیوترهای کوانتومی مشکوک هستند، مایکل سیلور، مدیر اجرایی مایکرو استراتژی می‌گوید:
این صحبت‌ها (شکسته شدن بیت کوین با کامپیوترهای کوانتومی) بیشتر بازاریابی از سوی افرادی است که می‌خواهند توکن کوانتومی بعدی را به شما بفروشند.
خوشبختانه، بیت کوین یک پروتکل زنده و قابل ارتقا است. جامعه توسعه‌دهندگان میتواند از طریق یک سافت فورک، الگوریتمهای رمزنگاری شبکه را به گزینه‌های «پسا کوانتومی» (Post-Quantum Cryptography یا PQC) ارتقا دهد. این الگوریتم‌ها برای مقاومت در برابر حملات کامپیوترهای کوانتومی طراحی شده‌اند و راهکار نهایی برای ایمن‌سازی شبکه در بلندمدت هستند.
نتیجه‌گیری
ظهور کامپیوترهای کوانتومی شمشیر دو لبه‌ای برای بیت کوین و دنیای کریپتو است. از یک سو، این فناوری یک ریسک بزرگ و انکارناپذیر برای امنیت دارایی‌های دیجیتال به‌خصوص آن‌هایی که در آدرسهای قدیمی و آسیب‌پذیر نگهداری میشوند به شمار می‌رود. از سوی دیگر، یک فرصت تئوریک و هیجان‌انگیز برای بازگرداندن میلیاردها دلار ثروت گمشده به چرخه اقتصاد جهانی فراهم می‌کند.
اگرچه تهدید کوانتومی هنوز یک خطر فوری نیست و احتمالا در آینده‌ای چندین ساله یا حتی بیشتر قرار دارد؛ اما یک واقعیت علمی است که نمی‌توان آن را نادیده گرفت. جامعه بیت کوین و کل دنیای فناوری باید آماده باشند و بهصورت فعال برای گذار به الگوریتمهای رمزنگاری مقاوم در برابر محاسبات کوانتومی مسلح شوند.
به نظر شما بازگشت بیت‌کوین‌های ساتوشی به بازار چه تاثیری بر قیمت و آینده بیت کوین خواهد داشت؟ نظرات خود را با ما در میان بگذارید.
سوالات متداول
چقدر تا ساخت یک کامپیوتر کوانتومی با قدرت کافی برای شکستن بیتکوین فاصله داریم؟
تخمینها بسیار متفاوت است و از چند سال تا بیش از یک دهه متغیر است. در زمان نگارش این مقاله (مرداد ۱۴۰۴)، قدرتمندترین کامپیوترهای کوانتومی صدها کیوبیت دارند در حالی که برای شکستن رمزنگاری بیت کوین به میلیونها کیوبیت پایدار نیاز است. چالشهای مهندسی برای ساخت چنین دستگاهی هنوز بسیار بزرگ هستند.
آیا بیتکوین در برابر این تهدید راهحلی دارد؟
بله. بیت کوین یک نرمافزار متنباز است و میتواند ارتقا پیدا کند. راهحل بلندمدت، مهاجرت به الگوریتمهای رمزنگاری پسا کوانتومی (PQC) است که در برابر حملات کوانتومی مقاوم هستند. این کار میتواند از طریق یک سافت فورک و با اجماع جامعه انجام شود.
آیا فقط بیتکوین در خطر است؟
خیر. تقریبا تمام سیستمهای رمزنگاری امروزی که برای امنیت اینترنت، بانکداری آنلاین، ارتباطات دولتی و نظامی استفاده میشوند، بر پایه الگوریتمهایی هستند که در برابر کامپیوترهای کوانتومی قدرتمند آسیبپذیرند. این یک چالش جهانی برای کل زیرساخت دیجیتال است.
آیا بیت کوینهای من در کیف پولم امن هستند؟
اگر از یک کیف پول امن استفاده میکنید و برای هر تراکنش ورودی یک آدرس جدید ایجاد میکنید (که اکثر کیف پولهای امروزی بهصورت خودکار این کار را انجام میدهند)، بیت کوینهای شما تا حد زیادی در برابر تهدید فعلی امن هستند. خطر اصلی متوجه آدرسهای بسیار قدیمی (P2PK) و آدرسهایی است که بارها از آنها استفاده کردهاید.
اولین نفری باشید که نظر می دهید