Квантовая угроза в блокчейне: различая реальные приоритеты и фиктивные срочности

Истинная опасность: атаки сбора и позднего расшифровывания

Немедленная угроза, которую представляет квантовые вычисления, не является гипотетической. Она известна как “Harvest Now, Decrypt Later” (HNDL): продвинутые противники собирают сегодня зашифрованные коммуникации с целью расшифровать их, когда у них появятся операционные квантовые возможности. Для данных, которые должны оставаться конфиденциальными в течение одного или нескольких десятилетий — особенно для чувствительной информации государственного уровня — эта угроза является реальной и требует профилактических мер уже сейчас. Системы, которым необходима защита на 10-50 лет и более, должны уже сейчас начать внедрение криптографических схем, устойчивых к атакам с использованием квантовых технологий, не дожидаясь полного доступа к технологии.

Цифровые подписи: угроза не столь близкая

В отличие от шифрования, цифровые подписи сталкиваются с иным горизонтом риска. Подписи ECDSA и EdDSA, являющиеся основой безопасности в блокчейне, не содержат приватной информации, которая могла бы быть восстановлена ретроспективно, если алгоритмы квантовых компьютеров удастся взломать в будущем. Успешная квантовая атака повлияет только на будущие транзакции и авторизации; она никогда не аннулирует исторические подписи или не раскроет секреты прошлого. По этой причине, хотя эти подписи рано или поздно потребуется обновить, нет необходимости в срочной миграции.

Примеры нулевого знания: меньшая из проблем

zkSNARKs представляют собой модель безопасности, полностью отличную от симметричного или асимметричного шифрования. Хотя многие текущие реализации основаны на эллиптических кривых, их фундаментальное свойство — демонстрация знания без раскрытия информации — остается защищенным от квантовых атак. Поскольку доказательства не содержат приватных данных, которые могут быть восстановлены квантовыми алгоритмами, сценарий “сбора и поздней расшифровки” не применим. Следовательно, системы на базе zkSNARKs имеют самый низкий уровень срочности среди всех архитектур блокчейна.

Иерархия приоритетов для квантовой миграции

Квантовая угроза не одинаково влияет на все уровни технологии блокчейн:

• Максимальная срочность: сети конфиденциальности и системы шифрования долгосрочного хранения данных, требующих будущей секретности
• Средняя срочность: публичные цепочки, использующие текущие схемы подписи
• Низкая срочность: системы на базе zkSNARKs и доказательств нулевого знания
• Особый случай: Bitcoin, требующий перехода раньше других

Bitcoin: исключение, требующее заблаговременного планирования

Несмотря на то, что большая часть экосистемы блокчейн может позволить себе ждать, Bitcoin представляет собой аномалию, которая оправдывает начало планирования квантовой миграции уже сейчас. Причин множество и они сложны.

Во-первых, протокол Bitcoin испытывает крайне медленные циклы обновлений. Любое изменение, связанное с консенсусом или криптографической логикой, вызывает споры, что потенциально может привести к расколам или несовместимым форкам. Эта институциональная жесткость означает, что завершение квантовой миграции может занять десятилетия или более.

Во-вторых, Bitcoin не может принудительно осуществлять автоматические миграции активов. Приватные ключи принадлежат только пользователям, и протокол не предусматривает механизмов для принудительного обновления. Оценивается, что миллионы BTC находятся в неактивных, утерянных или устаревших кошельках, которые навсегда останутся уязвимыми для будущих квантовых атак, как только квантовые вычисления станут возможными.

В-третьих, происхождение Bitcoin создает особую опасность: структура Pay-to-Public-Key (P2PK) напрямую раскрывает публичные ключи в блокчейне. Алгоритм Шора позволит мгновенно вывести приватные ключи из этих публичных ключей. В отличие от этого, современные схемы — основанные на хэшах, скрывающих публичные ключи — раскрывают эти данные только во время транзакций, предоставляя время для действий до появления злоумышленников.

Миграция Bitcoin выходит за рамки чисто технических аспектов: она связана с юридическими рисками (вопросами доказательства собственности), массовой социальной координацией, реалистичными графиками внедрения и значительными затратами. Хотя квантовая угроза кажется далекой, Bitcoin должен уже сегодня разработать дорожную карту необратимой и реализуемой миграции.

Осторожный баланс: не торопиться с миграцией

Парадоксально, но несмотря на существующую угрозу, резкое и всеобъемлющее обновление экосистемы может привести к еще большим рискам. Современные пост-квантовые алгоритмы имеют сложности, которые нельзя недооценивать: значительный рост размера подписей, высокая сложность внедрения, а в ряде исторических случаев — обнаруженные уязвимости спустя годы после их первоначального принятия (Rainbow и SIKE — яркие примеры).

Основные появляющиеся пост-квантовые подписи — ML-DSA и Falcon — требуют подписей в 10–100 раз больше текущих. Их внедрение подвержено атакам через боковые каналы, ошибкам точности с плавающей точкой или неправильной настройкой параметров, что может привести к утечке ключей.

Рекомендуемая стратегия: постепенное и модульное внедрение

Блокчейн должен избегать слепых миграций к пост-квантовым алгоритмам. Альтернатива — архитектурная стратегия поэтапного, диверсифицированного и заменяемого подхода:

• Гибридное шифрование для чувствительных долгосрочных коммуникаций, сочетающее пост-квантовые алгоритмы с проверенными классическими схемами
• Подписи на основе хэшей в случаях, когда частая подпись не требуется (фирменные обновления, изменения системы)
• Постоянные исследования на уровне публичных протоколов, синхронизированные с осторожным развитием инфраструктуры открытых ключей Интернета
• Абстрактные и модульные архитектуры, позволяющие механизмам подписи развиваться без ущерба для исторических идентичностей или цепочек активов

Этот подход гарантирует, что блокчейн сможет адаптироваться без поспешности, внедряя устойчивое к расшифровке пост-квантовое решение, когда это будет безопасно и необходимо, не подрывая текущую стабильность.