量子コンピューティングはビットコインを破ることができますか?

この記事を免責事項から始めましょう。私には、量子コンピューティングとは何かを理解できるほど大きな脳はありません。

そうは言っても、私はその潜在的な影響について非常に興味があります Bitcoin その結果、最近、暇なときに少し時間をかけて調査しているものです。ご存知のように、「楽しみのために」。公平を期すために、私は今月初めに空港で半日過ごしたので、時間をつぶすために何をするつもりでしたか?

あなたは速いニュース、ホットヒントと市場分析を探していますか？今日、Invezzニュースレターにサインアップしてください。

私の研究をまとめて、量子コンピューティングとは何か、そしてビットコインへの影響を簡単な言葉で説明するために、私のような他の普通の人たち、あなたが言うなら非凡な科学者ができるように、記事をまとめようと思いました。それを理解してください。これが私が見つけたものです。

量子コンピューティングとは何ですか？

量子コンピューティングは急速に出現しているテクノロジーこれは、「通常の」コンピューターには高度すぎる問題を解決するために量子力学に依存しています。それは亜原子粒子の相互作用と運動を扱い、数年前にはほとんどの科学者が想像もできなかった場所へと進化しました。

本質的に、今日の古典的なコンピューターよりもはるかに速く、非常に難しい数学と暗号のパズルを解くことができる超強力なコンピューターを考えてみてください. ヒントヒント。

これはビットコインと何の関係があるのでしょうか?

ビットコインは、非対称暗号と呼ばれるものに基づいています。これは、「一方向関数」と呼ばれる原則に基づいて機能することを意味します。すべてのビットコインウォレットには、秘密鍵と公開鍵という XNUMX つの重要な側面があります。秘密鍵を持っている場合は、公開鍵を簡単に推測できます。ただし、これは重要な部分ですが、その逆は成り立たないため、誰かの公開鍵を持っている場合、その秘密鍵を推測することはできません。したがって、「一方向関数」。

意味あり。明らかに、誰かの公開鍵 (ほとんどの場合、オンラインで誰でも見ることができます) を引き出し、そこから秘密鍵を推測して、その人のウォレットにアクセスできるようになれば、Bitcoin は役に立たないでしょう。秘密鍵が何であるかを解読するには、天文学的な数の計算をふるいにかける必要があるため、今日のコンピューターでこれを行う方法はありません。

量子コンピューターに足を踏み入れる。アルバートアインシュタインの脳のような量子コンピューターと、私の貧弱な脳のような通常のコンピューターを考えてみてください。私にとって完全に実行不可能なことは、アインシュタイン氏にとっては可能性の範囲内です. そして、このアナロジーで、アインシュタインは秘密鍵をクラックできます。

多くの人は、量子コンピューターがそこまで進歩することは避けられないと考えています。近年の彼らの進歩を見ると、それに反対するのは難しいでしょう。たとえば、2019 年には、でログイン論文の中で (研究者が熱心に待ち望んでいた)、特に高度な量子コンピューターを開発したと主張しました。このコンピューターは、Summit として知られる現在の最先端の古典的コンピューターで約 200 年かかる計算を 10,000 秒で実行できました。

ビットコインでは、ビットコインをあるアドレスから別のアドレスに送信するには、送信者は、資金が保管されている (パブリック) アドレスを所有していることを承認する必要があります。これを行うには、そのアドレスの資金が自分のものであることを証明するために、秘密鍵の形式でデジタル署名を提供する必要があります。十分なパワーを持つ量子コンピューターがあれば、あなたの公開鍵を持っている誰かがコードをクラックしてあなたの秘密鍵を手に入れ、署名を改ざんしてすべてのビットコインを一掃する力を得ることができます. ショックと恐怖！感嘆符！

しかし、待ってください – それはビットコインの財布がクラックされようとしているという意味ではありません. 少なくとも、それらすべてではありません。

量子コンピューターはビットコインを解読するか?

ここで検討しているビットコインアドレスは、XNUMX つのカテゴリに分けることができます。最初は少し複雑に聞こえるかもしれませんが、ご容赦ください。私もコンピューティングのバックグラウンドを持っていないので、シンプルにしてすべてを結び付けます。

ビットコインアドレスの 2 つのカテゴリの XNUMX つ目は、「pay to public key」(pXNUMXpk) と呼ばれます。これは OG アドレスタイプであるため、当時のほとんどのアドレスはこのカテゴリに分類されます。それにはあなたのビットコインも含まれます、ナカモトさん、しかしサトシの影響については後で詳しく説明します.

これらの p2pk アドレスは、量子コンピューターを含む将来の可能性に関して脆弱なものです。公開鍵はウォレットアドレスから直接取得できます。これはブロックチェーンであるため、アドレスは世界中のすべての人に表示されます。

たとえば、このビットコインのジェネシスビットコインアドレスであり、これまでに作成された最初のアドレスです。サトシ・ナカモト – どこにいても、ビッグフェラ – 50月3日にマイニングの報酬としてXNUMXビットコインを受け取りました^rd 2009 年。それ以来、50 のビットコインがアドレスを離れたことはありません。そして、誰もがこのアドレスの公開鍵を推測できます。

(ああ、楽しい補足として、以下に示すように、サトシがマイニングで 68 ビットコインしか獲得しなかったにもかかわらず、このアドレスには 50 ビットコインがあります。これは、人々が感謝の気持ちを示すために長年にわたってビットコインをアドレスに送信したためです。サトシがしたことのために）。

サトシは、可能な限り匿名性を維持したかったため、毎回生成される新しいアドレスで実際に 22,000 以上のビットコインブロックをマイニングしました。これらのアドレスのそれぞれに 50 のビットコインがあり (ここでも、1 つも移動していません – ダイアモンドハンドエンペラー)、約 XNUMX 万のビットコインがサトシに属していると想定されます。

とにかく、ポイントに戻ります。これらは明らかに初期のビットコインアドレスであるため、p2pk カテゴリに分類されます。これは、一般に公開されているアドレス、たとえば上記のジェネシスアドレス – 1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa – 世界中の誰でも取得できる公開鍵をすべて持っています。

そして、量子コンピューターが登場すると、利用可能な公開鍵からこれらのアドレスの秘密鍵を解読し、すべてのビットコインを一掃できるようになります。このセクションの重要なポイントは、ビットコインアドレスが量子コンピューターによって危険にさらされるためには、 最初にアクセス可能な公開鍵が必要です。

すべてのアドレスは、量子コンピューターによってクラックされる可能性がありますか?

幸いなことに、すべてのアドレスがこのカテゴリに該当するわけではありません。 2 番目のカテゴリは、「pay to public key hash」(pXNUMXpkh) と呼ばれる新しいタイプのアドレスです。これらのアドレスの場合、アドレスから公開鍵を取得できません。代わりに、公開鍵は、そのウォレットから資金を送信するトランザクションが行われたときにのみ公開されます。

これは、これらのアドレスが量子コンピューターによって貫通できないことを意味しますまでユーザーはそのウォレットから資金を送金します。その後、それらは上記の Satoshi の p2pk アドレスと同じようになります。それらの公開鍵は世界中に公開されており、量子コンピューターに対して脆弱です。

これが、純粋主義者がビットコインアドレスの再利用を奨励する理由です。実際、可能な限り安全を確保しているのであれば、同じアドレスを再利用すべきではありませんが、多くの人はこのアドバイスに耳を傾けません.

では、量子コンピューターはいくつのビットコインアドレスをクラックできるのでしょうか?

前のセクションを要約すると、2 種類のビットコインアドレスが量子コンピューティングに対して脆弱です。 2 つ目は、Satoshi のような古い学校の pXNUMXpk アドレスです。 XNUMX つ目は、再利用された pXNUMXpkh アドレスです。

デロイト公表これらのカテゴリに分類される住所の数を評価する分析。以下のグラフは、彼らの調査結果をまとめたものです。

これは、昔ながらの p2pk アドレスが初期に支配的だったことを示しています。より安全な p2pkh アドレスが 2010 年にオンラインになり、すぐに主要なアドレスタイプになりました。引き出された重要な結論は、古い学校の p2pk アドレスに含まれるコインの数は、約 2 万ビットコインで一定のままであるように見えるということです (9.5 万ビットコインの最終供給の 21%、その半分以上がサトシのものであると想定されています)。）。

p2pk アドレスの停滞している 2 万のコイン (青い線) を見て、これらは販売したことがなく、多くが失われたコインである可能性が高い初期採用のマイナーに起因する可能性があると結論付けるのは公正だと思います (繰り返しますが、これらの半分はサトシのものです)。 .

さらに興味をそそるのは、再利用された p2pkh アドレス (紫色の線) です。これは、量子コンピューターに対して脆弱な 2010 番目のカテゴリです。 2014 年から 2.5 年にかけて増加した後、その後減少し、現在は約 XNUMX 万枚のコインになっています。

これは、合計 4 万から 4.5 万のコイン (グラフの赤い点線) が量子コンピューターに対して脆弱であることを意味します (古い学校の p2pk アドレスから 2 万、再利用された p2.5pkh アドレスから 2 万)。これは、最終供給量の 20% を超えています。

ビットコインが盗まれるリスクをどのように減らすことができますか?

安全なアドレスのタイプが 2 つあります。ビットコインの送信に使用されたことのない p2pkh アドレスです。反対に、以前に他の場所でビットコインを送信した p2pkh アドレスと、pXNUMXpk アドレス (ビットコインを送信したかどうかに関係なく) は脆弱です。

したがって、ビットコインを保護するには、新しい p2pkh アドレスに送信する必要があります。これは、ビットコインの量子コンピューティングの脅威に対する主な議論です。信者は、ビットコインは新しい p2pkh アドレスに簡単に転送できるため、侵入できないと言っています。それらは正しいです。

しかし、落とし穴があります。アドレスの秘密鍵を紛失すると、これらのビットコインにアクセスできなくなり、移動できなくなります。これは、量子コンピューターがオンラインになると、ハッカーが自由に選ぶことができることを意味します。

したがって、デロイトの調査では、量子コンピューターが今日オンラインになった場合に脆弱になるビットコインアドレスの数 (21%) を評価しましたが、おそらくより適切な質問は、ビットコインの数です。 量子コンピューターの脅威に対して常に脆弱です。 その数が何であれ、それはBitcoinネットワーク全体に体系的なリスクをもたらす重要なものだからです.

ビットコインにシステミックリスクはありますか?

21世紀のアルバート・アインシュタインが明日目覚めると、突然量子コンピューターを持っているとしましょう. リトルアルバートジュニアは、ビットコインの総供給量の 20% 以上を占めています。次は何が起こる？

当然、価格は下がります。まず、Satoshi のものと想定される 5% を含むすべての失われたコインが流通するようになったため、供給が本質的に増加します。しかし、単純な供給側の調整以上の理由で価格が下がるでしょう。

価格がどこに着地するかについては誰の推測でもありますが、私はそれがほぼゼロになるということです. ビットコイン (これまで存在することが最も困難な通貨として永遠に売り出されてきた) に大きな落とし穴があることを人々にどのように納得させますか?

議論は次のようになります。」。

そのシナリオで何人の人がビットコインを使用するでしょうか? S&P 500 企業のバランスシート上で、S&P 20 を保有していると予測できますか? 法定通貨として宣言している国は他にありますか? それに投資している年金基金はありますか？供給の XNUMX% がなくなるだけでなく、ギグ全体が稼働します。それは終わったでしょう。

これが、脆弱なビットコインを 20% 削減する必要がある理由です。ありがたいことに、アルバート・アインシュタイン・ジュニアが明日までに彼のスーパーコンピューターをオンラインにすることは期待されていません.

誰もが (侵入できない) 新しい p2pkh アドレスに転送しないのはなぜですか?

これが解決策です。しかし、私が言ったように、ユーザーが秘密鍵を紛失したり、死亡したり、その他のさまざまな理由でビットコインを含むウォレットがあります。これらのビットコインは移動できません。たとえば、サトシが死んでいる場合、十分なパワーを持つ量子コンピューターが開発されるまで、彼または彼女のコインは動かされません。

これが、ブロックチェーン技術の専門家である Andreas Antolopoulos 氏が次のように宣言した理由です。

サトシのコインが動くとき、量子コンピューティングがいつ存在するかがわかります

サトシのコインが動くとき、量子コンピューティングがいつ存在するかがわかります
アンドレアス・アントロプロス

しかし、すべてが失われるわけではありません。ありがたいことに、このうまくいけば仮説的であるが現実には、ある日、仮説的ではない問題に対する解決策があります. その解決策は、人々にビットコインを脆弱でないアドレスに移動させることをビットコインコミュニティ内で計画することです。デロイトは、そのような計画は、「事前に定義された期間（人々がビットコインを安全なアドレスに移動できるようにする時間）の後、安全でないアドレスのコインは使用できなくなる（技術的には、これはマイナーがこれらのアドレスからのトランザクションを無視することを意味する）」と概説できることを示唆している. 」。

おそらく、これは信じられないほど厄介で分裂的な問題になるでしょう。コミュニティ内でコンセンサスを得ようとすることは悪夢であり、「ハードフォーク」とビットコインキャッシュの作成につながった 2017 年のビットコインコミュニティ内の悪名高い内戦期を思い出します。

「侵入できない」アドレスに転送された場合、ビットコインは確実に安全ですか?

うーん。さて、もうXNUMXつ問題があります。ウォレットから資金を送信するトランザクションが実行されると、公開鍵が利用可能になります。これは、量子コンピューターが秘密鍵を解読できることを意味します。

ただし、トランザクションが開始されてからマイナーが確認されるまでには遅延があります。ビットコインブロックは XNUMX 分ごとに採掘されます。つまり、公開鍵が利用可能であるが、資金がまだウォレットから転送されていないウィンドウが存在します。

したがって、攻撃者がこの期間内に公開鍵から秘密鍵を取得し、独自のトランザクションを作成して、送信しようとしているのと同じビットコインを別のアドレスに送信し、より高いマイニング料金を支払うことができた場合ビットコインが盗まれる可能性があります。

したがって、量子コンピューターが XNUMX 分以内に秘密鍵をクラックできるようになった場合 (これはますます神話の領域に入りつつありますが、注意しなければなりません)、すべての賭けはオフになり、理論的には、ネットワークがハッキングされる可能性があります。

ここでは、この問題をうまくまとめているデロイトに任せます。

現在の科学的推定では、量子コンピューターは約 RSA キーの解読に 8 時間、およびいくつかの特定の計算は、ビットコインの署名がハッキングされる可能性があると予測しています 30分以内

これは、Bitcoin が原則として、量子攻撃に対して耐性を持つべきであることを意味します (アドレスを再利用しない限り)。ただし、量子コンピューターの分野はまだ初期段階にあるため、将来、そのような量子コンピューターがどの程度高速になるかは不明です。

量子コンピューターが公開鍵から秘密鍵を導出するのに 10 分近くかかるようになると、ビットコインのブロックチェーンは本質的に壊れてしまいます。
Itan Barmes & Bram Bosch、デロイト

まとめ

証拠は、ビットコインが長年にわたって安全であることを示しています。

証拠はまた、量子コンピューターが存在し、ビットコインが最終的に脆弱になる未来の世界を示しています. これが発生した場合でも、ビットコインネットワークはソフトフォークを実行し、量子安全な暗号化方式を使用するネットワークに移行することで、脅威を無効にすることができます。

その場合の問題 (これ以上悪いニュースを伝えるのは嫌です) は、ネットワークがすでに苦労している深刻なスケーラビリティの問題を引き起こす可能性があることです。

これをまとめると、量子コンピューティングとビットコインの両方で、テクノロジーがどちらの方向に進むかが問題になります。テクノロジーは稲妻の速さで進化しています。その好例がまさにこの議論であり、20 年前であれば、量子コンピューターの必然性に関してだけでなく、デジタル通貨と「ブロックチェーン」と呼ばれるものの存在に関してもばかげていたでしょう。

量子コンピューティングの脅威に対してビットコインの将来を確保するために、ビットコイン側でのさらなる研究と継続的な開発を行う必要があります。コミュニティは長い道のりを歩んできましたし、多くの否定論者が主張していることにもかかわらず、ビットコインは進化しているので、これは非常に可能です.

ビットコインがポスト量子暗号メカニズムに移行する世界は、秘密鍵をクラックできる量子コンピューターが存在する世界と同じくらい馬鹿げたものではありません。前者が最初に到着することを願うしかありません。

この信じられないほど複雑で投機的な問題を単純化しようとする私の試みを読んでくれてありがとう。コメントやフィードバック (ヘイトメールも!) があれば、Twitter の @DanniiAshmore または @InvezzPortal までお気軽に連絡してください。