کدام کیف پول‌های بیت کوین بیشتر در معرض تهدید کوانتومی هستند؟

وقتی حرف از کامپیوترهای کوانتومی به میان می‌آید، ناخودآگاه یاد فیلم‌های علمی-تخیلی می‌افتیم؛ اما این تکنولوژی در دنیای واقعی با سرعتی باورنکردنی در حال پیشرفت است و کم‌کم به کابوسی برای امنیت سایبری و به‌ویژه دنیای رمزارزها تبدیل می‌شود.

در همین حال، کارشناسان امنیت سایبری می‌گویند همه بیت کوین‌ها به یک اندازه در خطر نیستند و نوع آدرس، سابقه تراکنش‌ها و قابل مشاهده بودن کلید عمومی می‌تواند در تعیین اینکه یک کیف پول در برابر حملات کوانتومی احتمالی چقدر آسیب‌پذیر باشد نقش داشته باشد.

در این مقاله که به نقل از مصاحبه مایکل گاتکین، معاون تحقیقات شرکت فایربلاکس (Fireblocks) با وب‌سایت کریپتونیوز نوشته شده، بررسی می‌کنیم که تهدید کوانتومی کدام دسته از کیف پول‌ها را بیشتر تهدید می‌کند.

چرا بعضی کیف پول‌های بیت کوین بیشتر در معرض خطر هستند؟

برای درک خطر کامپیوترهای کوانتومی، ابتدا باید با دو مفهوم کلید عمومی و کلید خصوصی آشنا شویم. آدرس بیت کوین را می‌توان به شماره حسابی تشبیه کرد که دیگران برای ارسال دارایی از آن استفاده می‌کنند. کلید عمومی بخشی از سازوکار رمزنگاری این آدرس است و کلید خصوصی به مالک اجازه می‌دهد تراکنش‌ها را امضا کند و بیت کوین‌هایش را خرج کند. 

• میهن پادکست – مفهوم کیف پول و کلیدهای خصوصی و عمومی!
  

در شرایط فعلی، استخراج کلید خصوصی از روی کلید عمومی با روش‌های محاسباتی معمولی عملاً امکان‌پذیر نیست. امنیت بیت کوین هم تا حد زیادی به همین ویژگی وابسته است. اما یک کامپیوتر کوانتومی به‌اندازه کافی قدرتمند، در صورت دستیابی به قابلیت‌های لازم، ممکن است بتواند الگوریتم‌های رمزنگاری مورد استفاده در امضای تراکنش‌ها را بشکند و از کلید عمومی به کلید خصوصی برسد.

به گفته مایکل گاتکین میزان آسیب‌پذیری یک دارایی بیشتر از آنکه به هویت مالک آن وابسته باشد، به نوع بلاکچین، ساختار آدرس و سابقه استفاده از آن بستگی دارد.

او در این باره می‌گوید: 

در نهایت، میزان در معرض خطر بودن به این بستگی دارد که آیا کلید عمومی از قبل روی بلاکچین قابل مشاهده است یا خیر.

این نکته اهمیت زیادی دارد؛ چون ممکن است یک صرافی بزرگ با وجود برخورداری از زیرساخت‌های امنیتی پیشرفته، بخشی از بیت کوین‌های خود را در آدرس‌هایی نگهداری کند که کلید عمومی آن‌ها از قبل آشکار شده است. در مقابل، یک کاربر عادی که از آدرس‌های جدید و شیوه‌های مناسب هولد دارایی استفاده می‌کند، ممکن است در شرایط متفاوتی قرار داشته باشد.

البته مشاهده کلید عمومی به‌معنای سرقت‌پذیر بودن فوری بیت کوین شما نیست. برای تهدید واقعی، مهاجم به یک کامپیوتر کوانتومی با توانایی‌های بسیار فراتر از فناوری‌های شناخته‌شده امروز نیاز دارد. بنابراین، باید میان آسیب‌پذیری نظری یک آدرس و امکان عملی سرقت دارایی تفاوت قائل شد.

کدام آدرس‌های بیت کوین بیشتر در معرض تهدید کوانتومی هستند؟

همه آدرس‌های بیت کوین اطلاعات رمزنگاری خود را به یک شکل نمایش نمی‌دهند. بعضی از آن‌ها کلید عمومی را از همان ابتدا آشکار می‌کنند، در حالی که در برخی دیگر این کلید تا زمان خرج کردن بیت کوین پنهان می‌ماند. همین تفاوت می‌تواند در ارزیابی ریسک کوانتومی تعیین‌کننده باشد.

۱- آدرس‌های قدیمی بیت کوین؛ ریسک بالاتر به دلیل آشکار بودن کلید عمومی

در سال‌های ابتدایی بیت کوین، برخی تراکنش‌ها با ساختاری به نام «پرداخت به کلید عمومی» یا P2PK انجام می‌شدند. در این ساختار، کلید عمومی مستقیماً در خروجی تراکنش قرار می‌گیرد و از همان ابتدا قابل مشاهده است.

بسیاری از خروجی‌های قدیمی بیت کوین، از جمله برخی خروجی‌های مربوط به دوران اولیه شبکه، از این قالب استفاده می‌کنند. در نتیجه، کلید عمومی این دارایی‌ها حتی در شرایطی که بیت کوین‌ها هرگز جابه‌جا نشده باشند، قابل مشاهده است.

این موضوع درباره بیت کوین‌های قدیمی اهمیت ویژه‌ای دارد؛ چون بعضی از آن‌ها برای سال‌ها بدون حرکت باقی مانده‌اند و مالک آن‌ها نیز ممکن است دیگر به کیف پول دسترسی نداشته باشد. اگر روزی کامپیوترهای کوانتومی توانایی استخراج کلید خصوصی از کلید عمومی را پیدا کنند، چنین دارایی‌هایی می‌توانند به یکی از اهداف بالقوه مهاجمان تبدیل شوند.

۲- آدرس‌هایی که قبلاً از آن‌ها بیت کوین خرج شده است

دو قالب دیگر از آدرس‌های بیت کوین عبارت‌اند از P2PKH و P2WPKH که به‌ترتیب در آدرس‌های قدیمی‌تر مبتنی بر هش کلید عمومی و آدرس‌های بومی سگویت استفاده می‌شوند.

در این ساختارها، کلید عمومی معمولاً هنگام ایجاد آدرس مستقیماً در خروجی تراکنش نمایش داده نمی‌شود. به‌جای آن، هش کلید عمومی در اختیار شبکه قرار می‌گیرد. این روش باعث می‌شود کلید عمومی تا زمانی که مالک برای نخستین بار از آن آدرس بیت کوین خرج نکرده است، پنهان بماند.

اما به‌محض انجام تراکنش خروجی، کلید عمومی در داده‌های تراکنش آشکار می‌شود و برای همیشه در تاریخچه عمومی بلاکچین باقی می‌ماند.

تصور کنید مقداری بیت کوین در یک آدرس کیف پول دریافت کرده‌اید. تا زمانی که از این آدرس تراکنش خروجی انجام نداده‌اید، کلید عمومی شما در ساختارهای P2PKH و P2WPKH معمولاً پنهان می‌ماند. اما وقتی برای نخستین بار بخشی از موجودی را به آدرس دیگری می‌فرستید، کلید عمومی در اطلاعات تراکنش آشکار می‌شود و برای همیشه در بلاکچین باقی می‌ماند. اگر بعداً دوباره بیت کوین به همان آدرس واریز کنید، کلید عمومی آن از قبل آشکار شده است و این دارایی‌های جدید نیز در برابر تهدید کوانتومی احتمالی، همان وضعیت قبلی را خواهند داشت. 

۳- آدرس‌های تپروت؛ تفاوت مهمی که باید بدانید

تپروت (Taproot) یکی از به‌روزرسانی‌های مهم بیت کوین بود که با هدف بهبود قابلیت‌های تراکنش، حفظ حریم خصوصی در برخی سناریوها و افزایش کارایی معرفی شد. با این حال، ساختار رمزنگاری آن تفاوت مهمی با برخی قالب‌های قبلی دارد.

در خروجی‌های تپروت، کلید عمومی خروجی از همان زمان ایجاد تراکنش قابل مشاهده است. نویسندگان پروپوزال BIP 360 نیز به همین ویژگی اشاره کرده‌اند و معتقدند این ساختار می‌تواند در برابر حملات کوانتومی بلندمدت با ریسک بیشتری روبه‌رو باشد.

منظور از حمله بلندمدت این است که مهاجم بتواند کلید عمومی آشکارشده را برای مدت طولانی در اختیار داشته باشد و در آینده، با استفاده از یک کامپیوتر کوانتومی قدرتمند، برای استخراج کلید خصوصی تلاش کند.

در مقابل، در برخی ساختارهای قدیمی‌تر، کلید عمومی تا زمان خرج کردن دارایی آشکار نمی‌شود. بنابراین، تفاوت اصلی فقط به جدید یا قدیمی بودن آدرس مربوط نیست؛ نحوه نمایش اطلاعات رمزنگاری آن نیز اهمیت دارد.

آیا کامپیوترهای کوانتومی همین حالا می‌توانند بیت کوین را به سرقت ببرند؟

خیر. هنوز کامپیوتر کوانتومی شناخته‌شده‌ای وجود ندارد که بتواند امضاهای دیجیتال بیت کوین را در مقیاس عملی بشکند. 

شارل گیومه، مدیر ارشد فناوری شرکت لجر نیز در گزارشی درباره چالش‌های مهاجرت بیت کوین به رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم که در ۱۷ سپتامبر منتشر شد، تأکید کرده که کامپیوتر کوانتومی با قابلیت شکستن رمزنگاری فعلی بیت کوین هنوز در دسترس نیست.

با این حال، مسئله فقط زمان ساخته شدن چنین دستگاهی نیست. توسعه روش‌های رمزنگاری جدید، تغییر نرم‌افزارهای شبکه، ارتقای سخت‌افزارهای امنیتی و مهاجرت کاربران به روش‌های تازه هولد دارایی نیز ممکن است سال‌ها طول بکشد و به همین دلیل برخی شرکت‌های فعال در حوزه حضانت کریپتو از همین حالا به دنبال کاهش آشکار شدن کلیدهای عمومی خود هستند.

چگونه می‌توان ریسک کوانتومی کیف پول بیت کوین را کاهش داد؟

برخی از کارشناسان پیشنهاد می‌کنند که نهادها و هولدرهای بزرگ باید به حالت «پناهگاه» رفته و یک‌شبه دارایی‌های خود را منتقل کنند. اما گاتکین با این روش مخالف است و معتقد است این کار فاجعه به بار می‌آورد؛ چراکه ازدحام تراکنش‌ها می‌تواند کارمزدها را سر به فلک بکشد و خطاهای انسانی را افزایش دهد.

راهکار پیشنهادی او مدیریت مداوم و تدریجی است:

۱- برای دریافت بیت کوین از آدرس‌های جدید استفاده کنید

اگر کیف پول شما از قابلیت تولید آدرس جدید برای هر دریافت پشتیبانی می‌کند، بهتر است به‌جای استفاده مکرر از یک آدرس، از این قابلیت بهره ببرید.

این کار به‌ویژه برای آدرس‌هایی اهمیت دارد که هنوز هیچ تراکنش خروجی نداشته‌اند. تا زمانی که کلید عمومی در قالب‌های مناسب آشکار نشده باشد، می‌توان از نمایش زودهنگام آن جلوگیری کرد.

۲- سابقه خرج کردن هر آدرس را بررسی کنید

برای ارزیابی ریسک، فقط موجودی کل کیف پول کافی نیست. باید بدانید بیت کوین‌های شما در چه خروجی‌هایی قرار دارند و آیا کلید عمومی مرتبط با آن‌ها قبلاً آشکار شده است یا خیر.

بیت کوین از مدلی به نام خروجی تراکنش خرج‌نشده یا UTXO استفاده می‌کند. به زبان ساده، هر UTXO بخشی از بیت کوین است که از یک تراکنش قبلی به‌جا مانده و هنوز خرج نشده است.

یک کیف پول ممکن است دارایی‌های خود را در چندین UTXO نگهداری کند که وضعیت رمزنگاری یکسانی ندارند. برای مثال، بخشی از دارایی می‌تواند در خروجی‌هایی باشد که کلید عمومی آن‌ها آشکار شده و بخش دیگر در خروجی‌هایی قرار داشته باشد که هنوز کلید عمومی آن‌ها پنهان است.

به همین دلیل، ارزیابی دقیق باید در سطح آدرس‌ها و خروجی‌های جداگانه انجام شود.

۳- بیت کوین‌های باقی‌مانده در آدرس‌های قدیمی را فراموش نکنید

یکی از مشکلاتی که هنگام خرج کردن بیت کوین ممکن است رخ دهد، باقی ماندن بخشی از دارایی در همان آدرس قبلی است.

برای مثال، فرض کنید ۰.۵ بیت کوین در اختیار دارید و ۰.۲ بیت کوین از آن را خرج می‌کنید. در مدل UTXO، کیف پول معمولاً خروجی جدیدی برای گیرنده و خروجی دیگری برای باقی‌مانده دارایی ایجاد می‌کند. این بخش دوم که به آن «باقی‌مانده تراکنش» یا Change گفته می‌شود، باید به آدرس مناسبی برگردد.

اگر باقی‌مانده دوباره به آدرسی برگردد که کلید عمومی آن از قبل آشکار شده است، بخشی از مزیت استفاده از آدرس جدید از بین می‌رود. به همین دلیل، انتخاب آدرس مقصد برای باقی‌مانده تراکنش نیز اهمیت دارد.

شرکت‌هایی مانند BitGo و Fireblocks همین حالا هم در حال توسعه ابزارهایی هستند تا به کاربران و سازمان‌ها کمک کنند ورودی‌های تراکنش خود را بهینه‌سازی کرده و از باقی ماندن دارایی در آدرس‌های قدیمی جلوگیری کنند.

آیا تغییر آدرس برای مقابله با تهدید کوانتومی کافی است؟

خیر. تغییر آدرس و مدیریت دقیق UTXOها می‌تواند میزان آشکار بودن کلیدهای عمومی را کاهش دهد، اما راه‌حل نهایی برای تهدید کوانتومی نیست.

مشکل اصلی این است که بیت کوین برای تأیید مالکیت دارایی و اجازه دادن به خرج کردن آن، به امضاهای دیجیتال متکی است. اگر یک کامپیوتر کوانتومی بتواند کلید خصوصی را از روی کلید عمومی استخراج کند، صرفاً انتقال دارایی به آدرسی دیگر که از همان روش امضای آسیب‌پذیر استفاده می‌کند، امنیت بلندمدت آن را تضمین نخواهد کرد.

در نتیجه، شبکه بیت کوین در نهایت به روش‌هایی برای تأیید تراکنش نیاز دارد که در برابر حملات کوانتومی مقاوم باشند. این روش‌ها معمولاً با عنوان رمزنگاری پساکوانتومی شناخته می‌شوند.

بیت کوین اما مانند اتریوم، یک لایه عمومی برای اجرای قراردادهای هوشمند دلخواه ندارد که بتوان به‌سادگی روش تأیید امضا را در آن تغییر داد. به همین خاطر افزودن یک روش جدید امضای دیجیتال به بیت کوین ممکن است به تغییرات در پروتکل نیاز داشته باشد.

از طرف دیگر، روش‌های مقاوم در برابر کوانتوم معمولاً محدودیت‌های خاص خود را دارند. برخی از آن‌ها امضاها یا کلیدهای عمومی بزرگ‌تری تولید می‌کنند و این موضوع می‌تواند حجم تراکنش‌ها، هزینه ذخیره‌سازی و کارمزدها را افزایش دهد.

پژوهشگران همچنین در حال بررسی روش‌هایی مانند امضاهای مبتنی بر هش هستند. این روش‌ها می‌توانند در برابر برخی حملات کوانتومی مقاوم باشند، اما بسته به طراحی، ممکن است به مدیریت دقیق وضعیت امضاها، ثبت اطلاعات و تغییراتی در ساختار کیف پول نیاز داشته باشند.

بنابراین، راهکار نهایی باید علاوه بر امنیت رمزنگاری، از نظر هزینه، سرعت، سهولت استفاده و سازگاری با کیف پول‌ها نیز قابل‌قبول باشد.

آیا کیف پول‌های اتریوم و سولانا هم در معرض خطر هستند؟

بله. تهدید کامپیوترهای کوانتومی به بیت کوین محدود نیست و اتریوم و سولانا هم با چالش‌های مشابهی روبه‌رو هستند. با این حال، تفاوت ساختار این شبکه‌ها باعث می‌شود راهکارهای مقابله با این تهدید یکسان نباشد.

اتریوم؛ چرا تغییر حساب کافی نیست؟

در حساب‌های معمولی اتریوم، با انجام تراکنش، کلید عمومی حساب از روی اطلاعات ثبت‌شده در بلاکچین قابل استخراج می‌شود. از طرفی، انتقال دارایی‌ها به حسابی جدید همیشه ساده نیست؛ چون موجودی‌ها، مجوزهای توکن‌ها و فعالیت در برنامه‌های غیرمتمرکز به حساب قبلی وابسته‌اند.

یکی از راهکارهای مورد بررسی، استفاده از حساب‌های هوشمند و روش‌های امضای مقاوم در برابر کوانتوم است. فایربلاکس اعلام کرده در یک پژوهش، هزینه تأیید امضای دیجیتال ML-DSA-44 را در اتریوم از ۸.۰۹ میلیون گس به ۱.۲۳ میلیون گس کاهش داده است. گس واحد اندازه‌گیری هزینه محاسبات در اتریوم است و ML-DSA-44 نیز یک روش امضای دیجیتال طراحی‌شده برای مقاومت در برابر حملات کوانتومی است.

با وجود این پیشرفت، اجرای این روش هنوز هزینه‌بر است و به بررسی‌های امنیتی بیشتری نیاز دارد. همچنین، مقاوم کردن امضای تراکنش‌ها به‌تنهایی به معنای ایمن شدن تمام بخش‌های اتریوم نیست.

سولانا؛ چرا آدرس جدید کافی نیست؟

در کیف پول‌های استاندارد سولانا، آدرس حساب همان کلید عمومی است؛ بنابراین، این کلید از ابتدا در شبکه قابل مشاهده است. به همین دلیل، برخلاف برخی آدرس‌های بیت کوین، ساختن یک آدرس جدید به‌تنهایی مشکل را برطرف نمی‌کند.

برای کاهش این ریسک در سولانا نیز باید روش‌های امضای دیجیتال مقاوم در برابر کوانتوم بررسی و در صورت نیاز، سازوکار تأیید تراکنش‌ها به‌روزرسانی شود.

جمع‌بندی؛ آیا باید نگران بیت کوین‌های خود باشیم؟

تهدید کوانتومی را نه باید نادیده گرفت و نه دلیلی برای وحشت فوری دانست. در حال حاضر، کامپیوتر کوانتومی شناخته‌شده‌ای که بتواند در مقیاس عملی رمزنگاری بیت کوین را بشکند، وجود ندارد؛ اما آماده‌سازی شبکه و زیرساخت‌های نگهداری دارایی برای چنین احتمالی ممکن است سال‌ها زمان ببرد.

نکته مهم این است که همه آدرس‌ها وضعیت یکسانی ندارند. در برخی آدرس‌ها، کلید عمومی از ابتدا آشکار است و در برخی دیگر تنها پس از خرج کردن بیت کوین نمایان می‌شود. با این حال، آشکار شدن کلید عمومی به‌تنهایی به معنی امکان سرقت دارایی نیست و میزان ریسک نهایی به توانایی فناوری کوانتومی و روش‌های رمزنگاری مورد استفاده بستگی دارد.

به گفته کارشناسان امنیت سایبری، استفاده درست از آدرس‌های جدید می‌تواند بخشی از ریسک را کاهش دهد. اما راه‌حل بلندمدت به توسعه روش‌های امضای مقاوم در برابر کوانتوم و ارتقای احتمالی شبکه‌ها وابسته است؛ مسیری که بیت کوین و سایر بلاکچین‌ها باید برای حفظ امنیت دارایی‌ها در سال‌های آینده دنبال کنند.