암호화 채택에 대한 경제 모델을 실행하기 위한 양자 컴퓨팅

많은 설명에 따르면 전하 대신 원자 "스핀"을 사용하여 이진수 1과 0을 나타내는 양자 컴퓨팅(QC)은 기하급수적인 속도로 발전하고 있습니다. QC가 대규모로 실현된다면 작물 수확량을 개선하고 더 나은 의약품을 설계하고 더 안전한 항공기를 설계하는 등 인류 사회에 큰 도움이 될 수 있습니다. 

암호 화폐 부문도 이익을 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 바로 지난주에 캐나다 은행이 위임한 프로젝트에서 캐나다 금융 기관 사이에서 암호화폐 채택을 시뮬레이션했습니다.양자 컴퓨팅 사용 . 

캐나다 은행(Bank of Canada)의 데이터 과학 책임자인 Maryam Haghighi는 보도 자료에서 "우리는 고전적인 컴퓨팅 기술을 사용하여 해결하기 어려운 연구 사례에서 양자 컴퓨팅의 성능을 테스트하고 싶었습니다."라고 말했습니다. 

그러나 다른 사람들은 양자 컴퓨팅이 그 놀라운 "무차별 대입" 능력을 감안할 때 비트코인에 사용된 블록체인의 암호화 구조도 깨뜨릴 수 있다고 우려합니다.비트코인 ) 처음부터 너무 잘. 실제로 일부에서는 양자 컴퓨터가 BTC 개인 키의 핵심 구성 요소인 엄청난 소수를 식별할 수 있게 되는 것은 시간 문제일 뿐이라고 말합니다. 대책이 개발되지 않았다고 가정합니다. 

이와 관련하여 최근에 발표된 논문계획된 BTC 개인 키를 복제하는 데 얼마나 많은 양자 전력이 필요한지, 즉 "비트코인 네트워크에서 키의 256비트 타원 곡선 암호화를 깨는 데 필요한 물리적 큐비트의 수"라고 논문의 저자가 설명했습니다. University of Sussex와 관련되어 있습니다. 

확실히 이것은 쉬운 일이 아닐 것입니다. 공개 키를 개인 키로 변환하는 비트코인의 알고리즘은 "일방향"입니다. 즉, 개인 키에서 공개 키를 생성하는 것은 쉽지만 현재 컴퓨터를 사용하여 공개 키에서 개인 키를 파생시키는 것은 사실상 불가능합니다. 

또한 공개 키가 비트코인 네트워크에 노출되거나 취약한 평균 시간인 약 10분 안에 이 모든 작업을 완료해야 합니다. 또한 BTC 주소를 생성하기 위해 KECCAK 알고리즘을 사용하여 공개 키를 "해시"하는 것이 일반적인 관행이 되기 전 비트코인 초기에 대부분 그랬던 것처럼 공개 키가 BTC 주소와 동일하다고 가정합니다. 기존 비트코인의 약 1/4이 해시되지 않은 공개 키를 사용하고 있는 것으로 추정됩니다.

이러한 제약 조건을 감안할 때 저자는 10분 이내에 단일 비트코인 개인 키에 침투하는 데 19억 큐비트가 필요할 것으로 추정합니다. 큐비트 또는 양자 비트는 고전 컴퓨팅의 "비트"와 유사합니다. 그에 비해 오늘날 대부분의 프로토-QC 컴퓨터는 50~100큐비트를 소환할 수 있지만 IBM의 최첨단 Eagle 양자 프로세서는 127큐비트를 관리할 수 있습니다. 

다시 말해, AVS Quantum Science 논문에서 제안한 대규모 포획 이온 양자 컴퓨터를 사용하여 비트코인의 보안을 해독하는 데 필요한 19억 큐비트에 비해 127큐비트입니다.

University of Sussex 스핀아웃 회사인 Universal Quantum의 양자 설계자이자 논문의 수석 저자인 Mark Webber는말했다 , "우리의 예상 요구 사항[...]은 비트코인이 현재로서는 양자 공격으로부터 안전한 것으로 간주되어야 한다고 제안하지만 양자 컴퓨팅 기술은 그러한 추정에 영향을 미치는 정기적인 돌파구를 통해 빠르게 확장되고 있으며 향후 10년 이내에 매우 가능한 시나리오가 될 것입니다."  

위협이 진짜입니까?

Bitcoin의 보안이 실제로 깨질 수 있습니까? 일본 리츠메이칸 대학의 기계공학과 교수인 Takaya Miyano는 "양자 컴퓨터가 암호화폐를 깨뜨릴 수 있다고 생각합니다. 하지만 몇 년이 아니라 10~20년이 걸립니다."라고 코인텔레그래프에 말했습니다.

Miyano는 최근 대규모 양자 컴퓨터의 공격을 견디도록 설계된 카오스 기반 스트림 암호를 개발한 팀을 이끌었습니다.

작년에 Cointelegraph에 글을 쓴 David Chaum도 경보를 울렸습니다 —암호화폐 뿐만 아니라 그러나 더 넓은 사회를 위해서도:

“인터넷에 의존하는 사회에 가장 무서운 양자 수준 컴퓨팅은 우리의 모든 디지털 인프라를 위험에 빠뜨립니다. 우리의 현대 인터넷은 개인 통신과 데이터 저장을 보호하기 위해 코드와 키를 사용하는 암호화를 기반으로 합니다.”

한편 비트코인과 이더(Ether)와 같은 암호화폐의 경우(ETH ), "이 개념이 근본적인 사람에게는 충분히 강력한 양자 컴퓨터 하나가 수십억 달러의 가치를 훔치거나 전체 블록체인을 완전히 파괴하는 것을 의미할 수 있습니다."라고 차움은 말했습니다.

컨설팅 회사인 딜로이트(Deloitte)는 "양자 공격에 잠재적으로 취약한" BTC가 400만 개 이상이라고 밝혔습니다.견적 , 해싱되지 않은 공개 키를 사용하는 소유자 또는 BTC 주소를 재사용하는 소유자로 구성된 숫자는 또 다른 현명하지 못한 관행입니다. 현재 시장 가격으로 환산하면 위험에 처한 금액은 약 1,710억 달러입니다. 

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Deloitte 네덜란드의 양자 보안 책임자이자 세계 경제 포럼의 프로젝트 펠로우인 Itan Barmes는 양자 컴퓨터가 BTC의 암호화를 깨기까지 걸리는 시간에 대해 "개인적으로 지금은 좋은 예측을 할 수 없다고 생각합니다"라고 말했습니다. 코인텔레그래프에 말했다. 그러나 오늘날 많은 전문가들은 10~15년을 추정한다고 그는 말했다. 이러한 추정치 중 다수는 시간 제약 없이 암호화를 해독하기 위한 것입니다. 10분 안에 모든 작업을 수행하는 것이 더 어려울 것입니다.

비트코인뿐만 아니라 지분 증명(PoS) 검증 메커니즘을 포함하는 다른 암호화폐도 취약할 수 있습니다. 비트코인은 작업 증명(PoW) 프로토콜을 사용합니다. "블록체인 프로토콜이 공개 키를 충분히 오랫동안 노출하면 자동으로 양자 공격에 취약해집니다." 물리학자이자 뉴욕 대학의 Tim Byrnes 양자 연구 그룹의 구성원인 Marek Narozniak은 Cointelegraph에 말했습니다. "공격자가 거래를 위조하거나 PoS 시스템에 대한 블록 생산자의 신원을 가장할 수 있습니다." 

준비할 시간

암호화폐 산업은 잠재적인 QC 공격에 대비하는 데 약 10년이 걸릴 수 있으며 이는 매우 중요합니다. Narozniak은 다음과 같이 언급했습니다.

"양자 안전 암호화 표준을 개발하고 현재 사용되는 블록체인 프로토콜에 대한 적절한 분기를 수행하는 데 충분한 시간이 있습니다."

딜로이트의 Barmes는 10분의 장벽이 깨지기 전에 해커를 저지하기 위해 포스트 퀀텀 암호화가 적시에 개발될 것이라고 확신하느냐는 질문에 그가 최근에 발표한 논문을 언급했습니다.공동 집필 스토리지 공격과 전송 공격의 두 가지 유형의 공격을 설명하는 이더리움 블록체인에 대한 양자 위험에 대해 설명합니다. 첫 번째는 "실행하기가 덜 복잡하지만 이를 방어하기 위해 반드시 암호화 알고리즘을 교체할 필요는 없습니다." 한편 그는 Cointelegraph에 다음과 같이 말했습니다.

“트랜짓 공격은 실행하기가 훨씬 더 어렵고 방어하기도 훨씬 더 어렵습니다. 양자 공격에 저항력이 있는 것으로 여겨지는 몇 가지 후보 알고리즘이 있습니다. 그러나 모두 블록체인에 대한 적용 가능성과 확장성에 해로울 수 있는 성능 결점이 있습니다.”

다른 사람들은 비트코인이 비트코인 개선 제안 프로세스와 같은 자연적인 탄력성을 가지고 있다고 지적하지만 전자 화폐 개척자 Chaum이 Cointelegraph에 말했듯이 "우리는 공격에 즉시 대응할 수 없는 이렇게 길고 복잡한 프로세스에 의존해서는 안 됩니다. 우리는 지금 시스템을 구축해야 합니다. [...] 재난이 닥치기 전에 이미 양자 보안이 되어 있습니다." 

군비 경쟁?

이 분야에서 전개되고 있는 것은 일종의 군비 경쟁으로 보입니다. 컴퓨터가 더욱 강력해짐에 따라 위협에 대처하기 위해 방어 알고리즘을 개발해야 할 것입니다. 

Narozniak은 "이 전반적인 패턴은 우리에게 전혀 새로운 것이 아닙니다."라고 말했습니다. "다른 산업에서도 볼 수 있습니다." 혁신이 도입되고 다른 사람들이 이를 훔치려 하므로 불법 복제 방지 메커니즘이 개발되어 훨씬 더 영리한 절도 장치를 유발합니다. 

“이 양자 안전 암호화 사례를 조금 다르게 만드는 것은 양자 알고리즘이 더 급격한 변화를 부과한다는 것입니다. 결국 이러한 장치는 서로 다른 물리학을 기반으로 하며 특정 문제에 대해 서로 다른 계산 복잡성을 제공합니다.”라고 Narozniak은 덧붙였습니다.

실제로 QC는 전자 또는 원자 입자가 동시에 두 가지 상태에 있을 수 있는 양자 역학의 묘한 품질을 사용합니다. 고전 컴퓨팅에서 전하는 정보를 0 또는 1로 나타내며 고정되어 있지만 양자 컴퓨팅에서 원자 입자는 0과 1, 1과 1 또는 0과 a가 될 수 있습니다. 이 고유한 품질을 활용할 수 있다면 컴퓨팅 성능은 여러 배로 폭발하고 QC의 개발은 Shor의 알고리즘과 쌍을 이루어 1994년에 이론적 가능성으로 처음 설명되었지만 곧 광범위한 현실이 될 것이라고 많은 사람들이 믿고 있습니다. 웹사이트와 이메일을 포함하여 많은 인터넷에서 사용되는 RSA 암호화를 분해합니다. 

미야노는 코인텔레그래프에 “예, 매우 힘들고 흥미진진한 무기 경쟁입니다. “암호화 시스템에 대한 공격(부채널 공격 포함)은 컴퓨터의 발전과 컴퓨터에서 실행되는 수학적 알고리즘으로 인해 점점 더 강력해지고 있습니다. 믿을 수 없을 정도로 강력한 알고리즘의 출현으로 인해 모든 암호 시스템이 갑자기 깨질 수 있습니다.”

금융 관계 시뮬레이션 

그러나 양자 컴퓨팅이 암호화 부문에 미치는 영향이 완전히 해로울 것이라고 반드시 가정해서는 안 됩니다. 캐나다 은행에서 위에서 언급한 프로그램을 주도한 회사인 Multiverse Computing의 최고 기술 책임자인 Samuel Mugel은 파일럿에서 한 회사가 내릴 수 있는 결정이 다음과 같은 재무 관계 네트워크를 시뮬레이션할 수 있었다고 설명했습니다. 다른 회사의 결정에 크게 의존하며 Cointelegraph에 다음과 같이 설명합니다.

“이와 같은 게임 이론 네트워크는 최적의 동작을 간과할 수 있기 때문에 일반 슈퍼컴퓨터로는 해결하기가 매우 어렵습니다. 양자 컴퓨터는 이러한 유형의 문제를 보다 효율적으로 처리할 수 있는 방법을 가지고 있습니다.”

양자 역학에 기반한 장치는 잠재적으로 다른 고유한 가능성을 제공한다고 Narozniak은 덧붙였습니다. “예를 들어, 고전 상태와 달리 양자 상태는 복사할 수 없습니다. 디지털 토큰이 양자 상태를 사용하여 표시되면 복제 금지 정리가 이중 사용으로부터 자동으로 보호합니다.”

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양자 얽힘은 양자 스마트 계약을 확보하는 데에도 사용될 수 있다고 Narozniak은 말했습니다. "계약 실행 중에 토큰이 얽혀 스마트 계약이 합의된 대로 실행되지 않으면 양 당사자가 결국 손실에 취약해질 수 있습니다."

양자 이후 암호 기술 개발

대체로 양자 컴퓨팅이 암호 우주에 대한 위협은 현실로 보이지만 암호의 기본 암호를 뚫기 위해서는 막대한 힘이 필요하고 해커는 BTC 개인 키에 침투하는 데 10분밖에 걸리지 않는 엄격한 시간 제약 하에서 작업해야 합니다. 예를 들어. 양자 컴퓨팅을 사용하여 비트코인의 타원 곡선 암호화를 깨는 현실도 적어도 10년은 더 지나야 합니다. 그러나 업계는 억지력 개발을 지금 시작해야 합니다. Barmes는 "제 시간에 준비해야 한다고 말하고 싶지만 진지하게 작업을 시작해야 합니다."라고 말했습니다.

실제로 상당한 양의 연구가 "포스트 양자 암호"에서 진행되고 있다고 버클리 캘리포니아 대학의 컴퓨터 과학부 교수인 Dawn Song은 코인텔레그래프에 다음과 같이 덧붙였습니다.

"양자 저항 또는 양자 이후 암호화를 개발하여 양자 컴퓨터가 실제로 충분히 강력할 때 대안을 준비하는 것이 중요합니다."