区块链与量子计算的攻防战

两种新兴技术正在发生碰撞。

据一组科学家称，区块链技术虽然被比作下一代互联网的支柱，但它并非坚不可摧，反而很容易受到使用另一种新兴技术（即量子计算机）的黑客攻击。他们认为，降低这种威胁的唯一方法是使用量子技术来更好地保护区块链的“脆弱区域”。

来自剑桥量子（CQ）、美洲开发银行、IDB实验室和LACChain的研究人员，曾在一篇论文中设计并表述了一种使用量子防御量子攻击的方法。研究人员发布了一种可以保护两个区块链节点之间信息交换的解决方案，并提到他们开发了一种使用后量子密钥来保护交易签名的方法。

根据CQ的量子网络安全负责人、该研究的合著者之一邓肯·琼斯的说法，这项研究面临着一个迫在眉睫的威胁，即保护区块链的算法——例如RSA或ECDSA，以及许多其他重要的在线网络和数据库，恰好是量子计算机黑客擅长攻击的算法。

“量子计算机不是解决所有问题的灵丹妙药。”琼斯说，“但他们确实非常好地解决了某些事情。不幸的是，在加密世界，这种拆分大量组成部分来解决因式分解问题的能力，虽然有朝一日将成为可能，但现在还不成熟，所以我们需要了解解决各类数学问题的算法，而量子计算机在这方面颇具优势。“

在量子区块链保护模型中，CQ的Ironbridge提供了量子加密密钥。

值得注意的是，密钥必须满足两点：难以预测和完全随机。虽然一些解决方案依靠一系列技术来实现近似随机性，但这种伪随机性仍然会产生漏洞，尤其是在量子时代。

“量子计算机不仅可以解开数学，而且还能解开我们实际使用的密钥。”琼斯说，“一般来说，加密密钥只是随机数，您的密钥安全性归结为：任何人都可以预测构成您的密钥的0和1的所有信息，即使他们可以精确预测其中的一小部分。”

琼斯说，由于Ironbridge产生的数字不仅仅复杂，还完全不可预测，因此与其他方法不同，它可以独立应对即将到来的量子时代的挑战。即使攻击者拥有擅长发现漏洞和复杂系统建模的量子计算机，他们仍然无法破解这些密钥。

保护区块链技术中的漏洞，是该团队搭建在区块链技术上的一种解决方案，用以解决区块链技术的两方面问题。这些问题使他们成为黑客的吸引目标，尤其是对未来量子黑帽的诱惑。所以黑客希望利用的一个弱点是在他们之间进行互联网通信的区块链节点，另一个弱点则是企业在提交交易或验证区块时，使用区块链交易签名来验证其身份。

研究人员使用IronBridge平台证明其量子密钥可以阻止黑客试图在系统层利用这些漏洞弱点。这不仅仅是理论上的，通过这些关键漏洞，研究人员测试了他们保护实际区块链的方法。报告中提到，该模型的设计不仅适用于他们用于实验的区块链，而且可以保护所有区块链。

就像在账本中记下交易一样，区块链通常以线性方式验证交易，每个区块都依赖于过去的一个或多个区块。因此，保护区块链免受量子攻击不仅可以帮助保护当前和未来的交易，还可以更好地保护过去的交易历史。此外，琼斯还认为存在量子动力攻击者改写历史的风险。

英国电信量子研究技术专家CatherineWhite也表示，区块链方面的工作要及时推进。

“俗话说，小洞不补，大洞吃苦。随着区块链和其他分布式账本技术在数字生态系统中发挥越来越重要的作用，值得采取措施来实施抗量子的解决方案，特别是对于交易中的数字签名。”怀特说道，“CQ已经表达了该如何实现这一目标。我预计在未来2-3年内，随着算法的最优选的选择路径更加清晰，社区对量子威胁的重要性做出反应，在分布式账本中使用量子安全密码学将成为事实。”

琼斯表示，这些技术可用于保护其他类型的区块链。同时，据琼斯希望这些方法不仅可用于保护区块链免受量子黑客的攻击，还能够提高全行业重点关注区块链安全性的意识。

“我们现在的重点实际上是在越来越多的地方和不同的案例中，试图找到那些早期采用者一起来解决这类问题。”琼斯说，“正如威廉·吉布森所说，当你不能把它更多地应用到我们正在做的事情上的时候，它只是分布不均，未来距离我们并不遥远。”

发布作者：马特·斯韦恩 编译：慕一 编辑：王珩 注：本文编译自“TheQuantumDaily”，文章中的信息或所表述的观点意见，均不代表量子前哨同意或支持。