Košík

Kvantové počítače sú výkonné stroje, ktoré dokážu vyriešiť zložité rovnice oveľa rýchlejšie ako bežné počítače. Niektorí odborníci odhadujú, že dokážu prelomiť šifrovanie, ktoré by najrýchlejším počítačom súčasnosti trvalo tisíce rokov za niekoľko pár minút. Vo výsledku môže byť ohrozená väčšina dnešnej digitálnej bezpečnostnej infraštruktúry – vrátane kryptografie, ktorá je základom Bitcoinu a kryptomien. V tomto článku sa dozviete, ako sa kvantové počítače líšia od bežných počítačov a aké riziká predstavujú pre kryptomeny a digitálnu infraštruktúru.

Asymetrická kryptografia a bezpečnosť internetu

Asymetrická kryptografia (kryptografia s verejným kľúčom) je kritickou súčasťou ekosystému kryptomien a väčšiny internetovej infraštruktúry. Pri šifrovaní a dešifrovaní informácií sa spolieha na pár kľúčov – konkrétne na šifrovanie verejným kľúčom a na dešifrovanie súkromným kľúčom. Naproti tomu kryptografia so symetrickým kľúčom používa na šifrovanie a dešifrovanie údajov iba jeden kľúč.

Verejný kľúč je možné ľubovoľne zdieľať a použiť na šifrovanie informácií, ktoré je potom možné dešifrovať iba zodpovedajúcim súkromným kľúčom. To zaručuje, že k šifrovaným informáciám má prístup iba určený príjemca.

Jednou z hlavných výhod asymetrickej kryptografie je schopnosť výmeny informácií bez potreby zdieľania spoločného kľúča cez nedôveryhodný kanál. Bez tejto rozhodujúcej schopnosti by bola základná informačná bezpečnosť na internete nemožná. Je ťažké si predstaviť napríklad online bankovníctvo bez možnosti bezpečne zašifrovať informácie medzi inak nedôveryhodnými stranami.Kurzy mensi

Niektoré z bezpečností asymetrickej kryptografie sa spoliehajú na predpoklad, že algoritmus generujúci pár kľúčov robí neuveriteľne ťažké vypočítať súkromný kľúč z verejného kľúča, zatiaľ čo je ľahké vypočítať verejný kľúč zo súkromného kľúča. V matematike sa tomu hovorí funkcia padacích dverí, pretože je ľahké ho vypočítať jedným smerom, ale druhým ťažko.

V súčasnosti je väčšina moderných algoritmov používaných na generovanie páru kľúčov založená na známych matematických funkciách padacích dverí. Nie je známe, že tieto funkcie padacích dverí sú riešiteľné v časovom rámci, ktorý by bol uskutočniteľný pre akýkoľvek existujúci počítač. Vykonanie týchto výpočtov by vyžadovalo nesmierne veľa času aj pre tie najsilnejšie stroje.

To sa však čoskoro môže zmeniť s vývojom nových výpočtových systémov nazývaných kvantové počítače. Aby sme pochopili, prečo sú kvantové počítače také silné, poďme najskôr preskúmať, ako fungujú bežné počítače.

Klasické počítače

Počítače, ktoré dnes poznáme sa dajú nazvať aj klasické. To znamená, že výpočty sa vykonávajú v postupnom poradí – vykoná sa výpočtová úloha a potom sa môže spustiť ďalšia. Je to spôsobené tým, že pamäť v klasickom počítači musí byť v súlade s fyzikálnymi zákonmi a môže mať iba stav 0 alebo 1 (vypnutá alebo zapnutá).

Existujú rôzne hardvérové a softvérové metódy, ktoré umožňujú počítačom rozdeliť zložité výpočty na menšie časti a dosiahnuť tak vyššiu efektivitu. Základ však zostáva rovnaký. Výpočtová úloha musí byť dokončená skôr, ako bude možné spustiť ďalšiu.

Ukážme si nasledujúci príklad, keď musí počítač uhádnuť 4-bitový kľúč. Každá zo 4 bitov môže byť buď 0 alebo 1. Existuje 16 možných kombinácií, ako je uvedené v tabuľke:

Klasický počítač musí uhádnuť každú kombináciu zvlášť, jednu po druhej. Predstavte si, že máte zámok a 16 kľúčov na kľúčenke. Každý zo 16 klávesov je potrebné vyskúšať osobitne. Ak prvý neotvorí zámok, je možné vyskúšať ďalší, potom ďalší a tak ďalej, kým ten pravý zámok neotvorí.

S narastajúcou dĺžkou kľúča však počet možných kombinácií rastie exponenciálne. Vo vyššie uvedenom príklade by pridanie dodatočného bitu na zväčšenie dĺžky kľúča na 5 bitov viedlo k 32 možným kombináciám. Jeho zvýšenie na 6 bitov by malo za následok 64 možných kombinácií. Na 256 bitoch je počet možných kombinácií blízky odhadovanému počtu atómov v pozorovateľnom vesmíre.

Naproti tomu rýchlosť výpočtového spracovania rastie iba lineárne. Zdvojnásobenie rýchlosti spracovania počítača vedie iba k zdvojnásobeniu počtu odhadov, ktoré je možné v danom čase vykonať. Exponenciálny rast ďaleko predčí akýkoľvek lineárny pokrok na strane hádania resp. dešifrovania.

Odhaduje sa, že kým klasický počítačový systém uhádne 55-bitový kľúč, bude to trvať tisícročia. Pre porovnanie, minimálna odporúčaná veľkosť pre seed použitý v Bitcoine je 128 bitov, pri mnohých implementáciách peňaženky je použitých 256 bitov. Ukázalo sa, že klasické výpočty neohrozujú asymetrické šifrovanie používané kryptomenami a internetovou infraštruktúrou.

Kvantové počítače

Existuje trieda počítačov, ktoré sú v súčasnosti v ich veľmi raných fázach vývoja, a pre ktoré by boli tieto triedy problémov triviálne riešiteľné – kvantové počítače. Kvantové počítače sú založené na základných princípoch opísaných v teórii kvantovej mechaniky, ktorá sa zaoberá tým, ako sa správajú subatomárne častice.

V klasických počítačoch sa bit používa na reprezentáciu informácií a bit môže mať stav 0 alebo 1. Kvantové počítače pracujú s kvantovými bitmi alebo qubitmi. Qubit je základná jednotka informácií v kvantovom počítači. Rovnako ako kúsok môže mať qubit stav 0 alebo 1. Vďaka zvláštnosti kvantovo mechanických javov však môže byť stav qubitu súčasne 0 aj 1.

To podnietilo výskum a vývoj v oblasti kvantovej výpočtovej techniky. Univerzity aj súkromné spoločnosti investovali čas a peniaze do skúmania tejto vzrušujúcej novej oblasti. Riešenie abstraktných teórií a problémov praktického inžinierstva, ktoré táto oblasť predstavuje, je na špici ľudského technologického úspechu. Vedľajším účinkom týchto kvantových počítačov je, bohužiaľ, to, že algoritmy, ktoré tvoria základ asymetrickej kryptografie, by sa mali stať triviálnymi na riešenie, čo by zásadne narušilo systémy, ktoré sa na ne spoliehajú.

Pozrime sa na príklad opätovného prelomenia 4-bitového kľúča. 4-qubitový počítač by teoreticky dokázal prijať všetkých 16 stavov (kombinácií) naraz, v rámci jednej výpočtovej úlohy. Pravdepodobnosť nájdenia správneho kľúča by bola 100% v čase, ktorý bude potrebný na vykonanie tohto výpočtu.

Kvantovo rezistentná kryptografia

Vznik technológie kvantových výpočtov by mohol narušiť kryptografiu, ktorá je základom väčšiny našej modernej digitálnej infraštruktúry vrátane kryptomien. To by ohrozilo bezpečnosť, prevádzku a komunikáciu celého sveta, od vlád a nadnárodných spoločností až po jednotlivých používateľov. Nie je prekvapením, že značné množstvo výskumu sa zameriava na vyšetrovanie a vývoj protiopatrení proti tejto technológii. Kryptografické algoritmy, o ktorých sa predpokladá, že sú bezpečné proti hrozbe kvantových počítačov, sú známe ako kvantovo rezistentné algoritmy.

Na základnej úrovni sa zdá, že riziko spojené s kvantovými počítačmi by sa dalo zmierniť kryptografiou symetrických kľúčov jednoduchým predĺžením dĺžky kľúča. Toto pole kryptografie sa dostalo na vedľajšiu koľaj asymetrickým kryptografickým kľúčom kvôli problémom vyplývajúcim zo zdieľania spoločného tajného kľúča cez otvorený kanál. Môže sa však znovu rozvíjať, keď sa vyvinú kvantové výpočty.

Problém bezpečného zdieľania spoločného kľúča cez otvorený kanál by sa tiež mohol nájsť v kvantovej kryptografii. Pokroky sa dosahujú pri vývoji protiopatrení proti odpočúvaniu. Odposluchov na zdieľanom kanáli bolo možné zistiť pomocou rovnakých princípov, ktoré sa vyžadujú pri vývoji kvantových počítačov. To by umožnilo zistiť, či bol zdieľaný symetrický kľúč predtým prečítaný alebo neoprávnene upravený treťou stranou.

Vyšetrujú sa aj ďalšie možnosti výskumu, ako poraziť možné kvantové útoky. Môžu zahŕňať základné techniky, ako je hash na vytvorenie veľkých veľkostí správ, alebo iné metódy, ako napríklad kryptografia založená na mriežke. Celý tento výskum si kladie za cieľ vytvoriť typy šifrovania, ktoré by kvantové počítače ťažko prelomili.

Prečítajte si aj : Evolúcia internetu – Web 3.0

Kvantové počítače a ťažba Bitcoinu

Pri ťažbe Bitcoinov sa využíva aj kryptografia. Baníci súperia o vyriešenie kryptografickej hádanky výmenou za blokovú odmenu. Ak by jediný baník mal prístup ku kvantovému počítaču, mohol by získať prevahu nad sieťou. To by znížilo decentralizáciu siete a potenciálne ju vystavilo 51% útoku.

Podľa niektorých odborníkov to však nie je okamžitá hrozba. Integrované obvody špecifické pre aplikáciu (ASIC) môžu znížiť účinnosť takéhoto útoku – prinajmenšom v dohľadnej budúcnosti. Rovnako, ak má prístup k kvantovému počítaču viac ťažiarov, riziko takéhoto útoku sa výrazne zníži.

Na záver

Vývoj kvantového výpočtu a z neho vyplývajúca hrozba pre súčasné implementácie asymetrického šifrovania sa zdá byť iba otázkou času. Nie je to však problém okamžitého znepokojenia – pred úplným uskutočnením je potrebné prekonať obrovské teoretické a technické prekážky.

Kvôli nesmiernym záujmom o informačnú bezpečnosť je rozumné začať stavať základy proti budúcemu vektoru útoku. Našťastie sa vykonáva veľké množstvo výskumov týkajúcich sa potenciálnych riešení, ktoré by sa dali nasadiť do existujúcich systémov. Tieto riešenia by teoreticky zabezpečili budúcnosť našej kritickej infraštruktúry proti „hrozbe“ kvantových počítačov.

Kvantovo odolné štandardy mohli byť distribuované širšej verejnosti rovnakým spôsobom, ako bolo zavedené šifrovanie typu end-to-end prostredníctvom známych prehliadačov a aplikácií na zasielanie správ. Po dokončení týchto štandardov by ekosystém kryptomien mohol relatívne ľahko integrovať najsilnejšiu možnú obranu proti týmto útočným vektorom.

Zdroje: academy.binance.com, arxiv.org, npl.washington.edu, coindesk.com

 

Disclaimer

Až 13 kryptomien aktualizovaných každý deň, mince so zápalnou šnúrou, fundamenty, vzdelávanie, VIP chat pre všetkých a LIVE ROOM, kde naživo obchodujeme. Kryptomeny jednoducho a zrozumiteľne s Trader2.0

Tento článok patrí firme JKralo s.r.o a je chránený copyrightom. Akéhokoľvek zneužitie (napr. kopírovanie) je trestné! Uverejnené informácie sú autorským dielom a bez súhlasu nie je ďalšie šírenie tohto materiálu povolené.

Kontakt : 
Telegram : https://t.me/jtrader20
Facebook : https://www.facebook.com/kralovanskyjakub
Instagram : https://www.instagram.com/bitcoin_trader2.0/
Web : https://trader20.sk/
E-mail : info@trader20.sk
Youtube kanál : https://www.youtube.com/channel/UCLf520Y_L1DQKURva4npXUA?view_as=subscriber

75486051_1455104544666141_6829501680044736512_n

Leave a Reply