世界上最好的密码学家本周将会面 以制定抗量子标准

龙听

据外媒报道，如果一些人想偷一些比特币，他们需要做的就是找到受害者的16个字符的公钥，并通过解决称为“椭圆曲线离散对数问题”的东西来计算他们的私钥。使用普通计算机，所花费的时间将是宇宙本身剩余时间的约5000万倍。 但是使用合适的量子计算机，能够以比现在的超级计算机快得多的速度处理信息吗？
0 k$ W+ Z* T  h' y
/ I4 H4 _; x' |6 n% C" v突然之间，看似不可摧毁的东西变成了孩子的游戏，能够在10分钟内被打破。
. @+ ~, V5 k% x# [2 S$ N+ J( Z, S
量子计算问题对于加密来说并不是什么新鲜事，许多专家认为我们至少有十年或更长时间才能提出抗量子加密技术。然而，一些观察人士表示，近期和意外的快速进展导致时间范围急剧缩小。根据Fact Based Insights的数据，最大胆的估计表明比特币将在2027年被黑客攻击。- _+ a# x! t- G+ ~% ^0 B

: A6 t) F9 t/ v2 H+ m“我们在过去两年中更多地提升了现有技术水平，而不是在过去的15年或20年中取得了进展，”IonQ的首席运营官Stewart Allen在接受Decrypt采访时表示，该公司声称制造了一些最强大的量子计算机。5 H$ q8 E, {( {: }3 P

( F; L" i. b$ [本周四，顶级密码学家将见证在加州大学圣巴巴拉分校举行的美国国家标准与技术研究院（NIST）Post Quantum Cryptography半决赛。NIST比赛的决赛选手将在会议结束后的几个月内宣布，尽管获胜者可能需要数年时间才能获胜。密码学家表示，所产生的标准代表了区块链抗量子计算机迅速侵入的力量的最佳希望。
# y. O  p: U5 g' B/ S+ p  p$ e' U7 w0 S2 L7 a4 C$ V
“如果有人破解了你的钥匙，他们可以做任何他们想做的事情，”总部位于马里兰州巴尔的摩Med Medbersecurity的总裁Rob Campbell告诉Decrypt 。任何拥有区块链现金、个人数据、医疗记录敏感信息的人都有风险。有了这样的信息，量子黑客就可以“伪造你的名字、拿走你的资产”，如果有医疗数据被发现，就会恶意地将你的剂量增加三倍，Campbell说道。“这是一扇敞开的大门。”
7 q3 g/ ]! M$ {" ~! h
+ Q8 F& g& [! U( h拿比特币区块链：未加密的公钥与每个比特币交易一起发送，并在网络确认阻止所需的时间内保持未加密状态，大约需要十分钟。从理论上讲，配备量子的黑客有足够的时间从公钥计算私钥并用他自己的地址替换收件人的地址。
, T6 G/ C8 Y5 A: P) l* }2 Y, r1 n" Z  Y- J2 E/ c* }: W
传统计算机中的晶体管以1和0的方式捕获数据。对于量子计算机，同样的输入（称为量子位）可以同时表示0和1，量子比特是0和1的量子叠加。这使得量子计算机呈指数级增长; 一个单独的、叠加的量子位可以处理普通计算机上至少两个全尺寸晶体管的处理负荷。8 L3 ?  X% H) S$ M* r
2 t0 M8 [% v: S' B4 n
使用“ Shor算法”的修改版本，一种快速将大数字转化为素数的量子算法，黑客可以扭转使私钥难以破解的过程。但目前，最好的量子计算机可能是谷歌的Bristlecone量子计算机，它具有72个量子比特。后量子密码学博士生Miruna Rosca告诉Decrypt，你可能需要大约4000个量子比特才能打破当前的加密算法。% \7 y2 _8 F( Q8 q! r
4 R2 |  k* c. E7 L5 B# U; Y
IonQ 的Allan推测，后量子加密技术需要大约十年的时间才能成为一个问题。到那时，他估计，有人可能会开发出一种抗量子区块链。以太坊的核心研究员Danny Ryan也这样认为：“这在未来10年内并不是一个有意义的问题，可能不会在20到30年之间。那就是说，我们往往不善于估算这样的事情，所以我们应该准备好早日而不是晚些时候过渡。”& W6 o1 b7 L0 ]5 I. e/ a) n; W
% {3 R. C8 n5 d! a( k
但其他人表示，这个问题需要立即引起关注，而且超出比特币量子计算的威胁可能会构成一个主要的网络安全威胁。Med Cybersecurity的Rob Campbell表示，拥有量子解密软件的政府可以阅读全世界的秘密。
8 X: C2 ~0 F' y+ H( U: k' |) H/ a3 A! P: V2 K' M
Campbell在分类研究和开发领域的经验告诉他，秘密政府技术往往超过商业技术。“我们比商业世界领先数十年，”他说道。“我们不希望任何潜在的对手知道我们的能力是什么。”
" t# Z2 M0 h" h" \/ m; G
3 u0 i8 [0 R1 q& P) ~即使Campbell的说法看起来雄心勃勃，他也指出，如果一个敌方安全机构今天能删除你所有的加密数据 - 一旦他们建立了一个足够强大的量子计算机他们也可以解密所有数据。这足以使开发量子抗性密码技术成为国家安全问题。 无论如何，量子“霸权”的军备竞赛正在顺利进行中。% v  r* m4 k: ~; c

; ^, ]' ?. S0 U  B/ E9 A$ ]量子计算对于密码学家和黑客一样有效。未观察到的，叠加的粒子存在于多个状态中，但是当被检测到时，它们会在时空中“崩溃”到一个点。量子密码学具有相同的属性; 因为构成编码事务的“质子”在观察时发生变化，成功的攻击者必须打破物理定律来拦截它。 这使得在量子级别编码的信息能够抵抗所谓的“中间人攻击”，其中攻击者在不必解密密钥的情况下拦截传输本身。% \& m* m8 j2 c' W: N
; @# q  y3 C) `! ]
一些区块链声称采用抗量子技术来确保签名和哈希值保持加密状态，包括QRL ，IOTA ，HyperCash 和Starkware 。但由于量子计算仍处于“成长期”，因此很难确定这些主张的强度。
- J1 w5 h$ t& A0 a) B, j; A" A% m2 x& e2 e" e
在更广泛的学术界测试和接受抗量子算法之前，无法保证任何这些区块链对量子计算机具有足够的弹性。Campbell等科学家正在等待下周在UCAL-Santa Barbara举行的NIST比赛的结果。然而，最终的获奖者可能不会在几年内宣布。NIST暂时预计标准化草案将于2022年左右完成。" F) w4 U' l1 R: u. w* f

+ q; g+ q$ \- B; s+ G8 y3 ECampbell说：“这些获奖者被认为是地球上最好的候选人，可能会继续研究标准密码学，并将被全球大部分地区使用。”但是开发算法可能不是像以太坊或比特币这样的大型区块链的难点。虽然集中协议的所有者可以随意更新系统，但区块链本质上是“民主”的，需要成千上万的矿工“广泛”认同才能通过升级。: y$ }+ o  r! S; z9 ~( s( T8 w
, h/ v% G4 A, o7 p' e5 B6 }
在升级的情况下，所有非抗量子的钱包都容易受到攻击。其中包括由神秘的比特币创始人中本聪拥有的100万个比特币 。“如果明天会出现高功率的量子计算机，”以太坊的Ryan说道，“我们遇到的问题不仅仅是区块链的安全问题。”
4 v; B6 ?/ k; J8 v2 M7 r( m& h0 Y1 c9 s4 ]
2019年美国国家科学院的一份报告得出的结论是，即使量子计算大约需要十年时间，也必须优先考虑研究，以尽量减少“潜在的安全和隐私灾难的可能性。”