التوقيعات القائمة على الهاش ومسار بيتكوين بعد الكمومي

الهجمات الكمومية على توقيعات بيتكوين ECDSA/Schnorr تظل خطرًا نظريًا وبعد أفق بعيد، مع إجماع الخبراء على أن هناك عدة عقود من الزمن للتحضير الدقيق وغير المسبب للاضطراب.

أنظمة التوقيع المعتمدة على التجزئة، بما في ذلك التراكيب المعتمدة من NIST مثل SPHINCS+، تقدم أمانًا قويًا بعد الكم مع بقاءها متوافقة من حيث الفلسفة والهندسة مع الأسس المحافظة والمركزة على التجزئة لبيتكوين.

على الرغم من استمرار تحديات مثل زيادة حجم التوقيع وتعقيد إدارة الحالة، فإن منهجيات الانتقال المراحل — عبر التفرعات اللينة، والترقيات على مستوى المحافظ، ونماذج التوقيع الهجينة — توفر مسارًا واقعيًا وقابلًا للإدارة نحو مقاومة ما بعد الكم.

يسلط تعرض بيتكوين على المدى الطويل للحوسبة الكمومية الضوء على التوقيعات المعتمدة على التجزئة (HBS) كخيار ترقية محتمل وموثوق بعد الكم، نظرًا لاعتمادها على فرضيات أمان وظيفة التجزئة التي تتوافق بشكل وثيق مع تصميم بروتوكول بيتكوين الحالي.

التهديدات الكمومية

مع تقدم الحوسبة الكمومية، يعود السؤال عما إذا كانت الآلات الكمومية يمكنها كسر بيتكوين بشكل دوري إلى الأضواء العامة. يتفق معظم الباحثين ومحللي الصناعة على أن الحوسبة الكمومية لا تزال بعيدة جدًا عن القدرة على كسر خوارزميات التوقيع الأساسية لبيتكوين، إلا أن الاحتمال النظري لا يزال قائمًا. يعتمد نموذج ملكية بيتكوين على توقيعات ECDSA/Schnorr، ويمكن للحواسيب الكمومية استخدام خوارزمية شور لتسريع حل مشاكل اللوغاريتم المنفصل. هذا يعني أنه من الناحية النظرية، يمكن للحواسيب الكمومية القوية بشكل كاف أن تستخلص المفاتيح الخاصة من المفاتيح العامة المكشوفة وتزيف التوقيعات لنقل الأموال. لقد دفعت هذه المخاطر طويلة الأمد النظام البيئي للتخطيط بشكل استباقي للدفاعات بعد الكم بدلًا من الانتظار إلى حدوث أزمة مفاجئة.

ذكر الرئيس التنفيذي لشركة Blockstream آدم باك أن بيتكوين ربما لديها أكثر من عشرين عامًا قبل أن تصبح هجمات الكم حقيقية التهديد، مما يوفر فترة إعداد أطول بكثير من العديد من التوقعات المتشائمة.

الشكل 1: مخطط تخطيطي لثغرة المفتاح الخاص في توقيعات بيتكوين ECDSA/Schnorr من حيث الانتقال الكمومي

مصدر المقترح

ينشأ النقاش من ورقة معدلة من قبل باحثي Blockstream ميخائيل كودينوف ويوناس نيك، الذين حللوا عدة مسارات محتملة للأمان بعد الكم لبيتكوين. تولي الورقة اهتمامًا خاصًا للتوقيعات المعتمدة على التجزئة، معتبرة أن هذه الأنظمة واعدة لأن أمانها يعتمد فقط على فرضيات وظيفة التجزئة — وهي فرضيات مدمجة بالفعل بعمق في تصميم بيتكوين. يجادلون بأن هذا التوافق يجعل التوقيعات المعتمدة على التجزئة خيارًا موثوقًا به لعالم ما بعد الكم.

التوقيعات المعتمدة على التجزئة (HBS) هي فئة من التوقيعات الرقمية تعتمد على خصائص وظيفة التجزئة — كالتوجه الواحد ومقاومة التصادم — بدلاً من الافتراضات الرياضية مثل اللوغاريتم المنفصل لمنحنى معين. أنظمة مثل SPHINCS+، التي أصبحت الآن جزءًا من معيار التوقيع بعد الكم من NIST، خضعت لمراجعة رياضية مشددة وتعتبر بشكل عام ذات أساس نظري قوي لتصميم مقاوم للكم. من خلال زيادة أطوال مخرجات التجزئة واستخدام التركيبات المدروسة جيدًا، يمكن لهذه الأنظمة أن تحتفظ بهامش أمان قوي حتى في وجود قدرات القوة الغاشمة المعززة بالكم.

الجدالات حول التوافق

على الرغم من أن HBS هو مفهوم نظري نظيف بديل بعد الكم، إلا أن التكامل التقني ضمن بيتكوين لا يزال موضوع نقاش مفتوح. تشمل الأسئلة الرئيسية المثارة في الأبحاث والنقاشات الإعلامية:

كيف توازن بين حجم التوقيع وتكاليف البيانات على السلسلة؟

هل ينبغي لبيتكوين دعم عدة أنواع من HBS أو توحيدها على نوع واحد؟

هل سيكون من الضروري التحقق التاريخي أو تتبع الحالة الإضافية؟

لا تزال هذه القضايا مجالات نشطة للنقاش ولم تصل إلى توافق هندسي.

المزايا الأساسية

يسلط المؤيدون الضوء على عدة مزايا:

افتراضات الأمان المتوافقة — تعتمد HBS فقط على وظائف التجزئة، والتي هي بالفعل أساسية في هندسة بيتكوين.

التحليل cryptographic الواسع — خضعت العديد من أنظمة التوقيع المعتمدة على التجزئة لمراجعة معيارية من NIST وسنوات من التدقيق، مما يعزز الثقة في مقاومته طويلة الأمد.

التوافق مع البروتوكول — من حيث المبدأ، يمكن تقديم التوقيعات المعتمدة على التجزئة من خلال أنواع مخرجات التفرعة اللينة دون تعطيل قواعد الإجماع الحالية.

مقارنة مع الأنظمة المعتمدة على الشبكات المتجانسة، التي تقدم افتراضات رياضية معقدة وأعباء تنفيذ أكبر، يُنظر إلى HBS غالبًا على أنها أكثر توافقًا فلسفيًا مع مبادئ تصميم بيتكوين المحافظ والمتحفظة.

المفاهيم الخاطئة العامة

تضخم عناوين الإعلام غالبًا الخوف بقولها إن “محفظة ساتوشي ستكون المستهدفة الأولى من قبل هجمات الكم.” على الرغم من أن محافظ Pay-To-Public-Key (P2PK) المبكرة تكشف المفاتيح العامة وبالتالي تواجه بشكل نظري خطرًا أعلى من حيث الكم، إلا أن الوضع أكثر تعقيدًا. ليست كل المحافظ المبكرة تتبع هذا التصميم، ويمكن التخفيف من هذه المخاطر من خلال أدوات الهجرة، وآليات إعادة التوقيع، والترقيات المنسقة على مستوى المحافظ. المشكلة خطيرة لكنها ليست لا يمكن التغلب عليها، وبالتأكيد ليست كارثة فورية.

تحديات التنفيذ

يواجه نشر HBS في بيتكوين تحديات هندسية حقيقية:

حجم التوقيعات — التوقيعات المعتمدة على التجزئة أكبر بكثير من توقيعات Schnorr الحالية، وغالبًا تصل إلى عدة كيلوبايتات. يؤثر ذلك على نشر الكتل، والتحقق، ورسوم المستخدمين.

إدارة الحالة — تتطلب بعض أنظمة HBS تتبع حالة استخدام المفتاح، مما يعقد سير العمل عبر الأجهزة المتعددة والتوقيع دون اتصال.

هذه القضايا قابلة للحل ولكن تتطلب تصميمًا دقيقًا، ونقاشًا طويل الأمد، واختبارًا صارمًا.

مسارات الانتقال

حدد المجتمع الإعلامي ومطورو البرمجيات عدة مسارات محتملة للانتقال:

الترقيات على مستوى البروتوكول — تقديم أنواع مخرجات جديدة تدعم توقيعات ما بعد الكم من خلال التفرعات اللينة.

الانتقال على مستوى المحافظ — حث المستخدمين على نقل الأموال من عناوين قديمة معرضة للخطر إلى عناوين جديدة مقاومة للكم.

آليات هجينة — تتطلب مؤقتًا كل من التوقيعات التقليدية وما بعد الكم لتقليل فترة الضعف أثناء الانتقال.

لا تزال هذه المسارات قيد النقاش والتجريب، لكنها تظهر نهج النظام البيئي الاستباقي تجاه المخاطر طويلة الأمد للكم.

الشكل 2: مخطط تخطيطي لانتقال نظام توقيع بيتكوين (قديم → جديد)

التوافق والجدول الزمني

مجتمع بيتكوين محافظ بطبيعته. أي ترقية للبروتوكول — خاصة تلك التي تعدل أنظمة التوقيع — تتطلب فترات طويلة من المراجعة العامة، والاختبار، والتوافق الاجتماعي. وبالمثل، يتفق معظم الخبراء على أن الحواسيب الكمومية القادرة على كسر توقيعات بيتكوين لا تزال مصدر قلق طويل الأمد — وليست تهديدًا وشيكًا. يتيح هذا الجدول الزمني الممتد للنظام البيئي أن يستعد بشكل منهجي بدلاً من التسرع نحو حلول غير ناضجة أو غير مؤكدة.

الخلاصة

تمثل التوقيعات المعتمدة على التجزئة اتجاهًا بعد الكم يتوافق بشكل وثيق مع النموذج الأمني وتصميم بيتكوين الحالي. ظهورها كمرشح جدي يغير الحوار في الصناعة — من سرديات خوفية وتخمينات إلى تخطيط هندسي وبرتوكولي ملموس.

HBS ليست حلاً واحدًا سحريًا، بل مسار تطوري طويل الأمد، سيتطور من خلال أبحاث البروتوكول، وأدوات الانتقال، وتنسيق المجتمع، والمعايير.

في مواجهة الحقيقة المحتملة للحوسبة الكمومية، يتخذ نظام بيتكوين البيئي خطوات محسوبة ومبنية على أساس تقني — وهو مؤشر على مقاومته طويلة الأمد.