Компанія Project Eleven, дослідницька фірма, що спеціалізується на квантових ризиках для біткоїна, побудувала криптографічний доказ, який дозволяє власнику гаманця Bitcoin підтвердити право на монети після теоретичної квантової атаки, не розкриваючи приватний ключ. На ноутбуці MacBook Air з чипом M5 генерація такого доказу займає 243 мілісекунди, а перевірка ще 40.
Йдеться про технологію, покликану закрити найбільшу прогалину плану BIP-361 щодо заморозки квантово вразливих адрес біткоїна. Ставки тут не абстрактні. Йдеться про третину всього обігу монети, а отже і про довіру бірж та зберігачів до старих холодних гаманців. Проблема в тому, що для монет Сатоші Накамото, приблизно 1,1 мільйона BTC, цей інструмент не спрацює, і причина ховається в тому, як саме створювалися перші гаманці мережі.
Що саме побудувала Project Eleven
Доказ з нульовим розголошенням дозволяє одній стороні довести іншій, що вона володіє певною інформацією, не розкриваючи саму інформацію. Над проектом працював Джим Позен, ведучий розробник системи доказів Binius. Користувач доводить, що знає ключовий матеріал, розташований вище за його адресу в дереві деривації гаманця, і прив'язує доказ до конкретного повідомлення. Той самий доказ одразу авторизує транзакцію переказу монет на новий, квантово стійкий гаманець, тож окремого підтвердження не потрібно.
Нічого з ключового матеріалу при цьому не розкривається сторонньому спостерігачеві. За словами компанії, версія прототипу, яка запрацювала зараз, у 16 разів швидша за попередню розробку. Якщо виключити одноразове налаштування системи, яке реальний користувач виконає лише один раз і надалі перевикористовуватиме, розрив зростає до 60 разів. Довіреного налаштування (trusted setup) при цьому взагалі не потрібно, а вся обробка відбувається на процесорі без відеокарти. Для порівняння, попередні спроби подібних доказів для біткоїна зазвичай вимагали або потужної відеокарти, або багатьох секунд очікування.
Чому квантовий комп'ютер загрожує біткоїну
Q-Day - це теоретичний момент, коли квантовий комп'ютер зможе вивести приватний ключ із публічного. Це станеться завдяки алгоритму Шора, опублікованому ще 1994 року для задач, які звичайні комп'ютери не здатні розв'язати за розумний час.
Підписи біткоїна спираються на криптографію еліптичних кривих. Приватний ключ породжує публічний через математику, що працює лише в одному напрямку. Перевірити публічний ключ може будь-хто, а от відновити з нього приватний звичайним комп'ютером неможливо. Алгоритм Шора вміє обернути саме цю математику. Понад 34% усього обсягу біткоїна лежить на адресах, чий публічний ключ уже засвітився в мережі, наприклад через будь-яку вихідну транзакцію. Після настання Q-Day підпис із такої адреси більше нічого не доведе, адже зловмисник зможе згенерувати такий самий підпис, як і справжній власник, і мережа не відрізнить одне від іншого.
З хешуванням ситуація інша. Хеш стискає вхідні дані у фінгерпринт фіксованої довжини, і обернути цю операцію не можна навіть теоретично. Найкраща квантова атака на хеш, алгоритм Гровера, лише вдвічі скорочує показник степеня замість того, щоб знищити його повністю. 256-бітний хеш падає з 2 у степені 256 варіантів перебору до 2 у степені 128. Це все ще число, яке комп'ютер, що перебирає мільярд варіантів за секунду, не подужає навіть за час існування Всесвіту.
BIP-361 заморожує монети через три роки, а потім ще через п'ять
BIP-361 опублікували у квітні дослідник Джеймсон Лопп та ще п'ятеро співавторів. Документ передбачає заблокувати нові депозити на вразливі адреси через три роки після ухвалення, а через п'ять років заморозити все, що на них залишилося. Під дію правила підпадає понад третина всього обсягу біткоїна, включно з приблизно 1,1 мільйона BTC, які приписують Сатоші Накамото.
Пізніший етап плану обіцяв шлях відновлення саме через докази з нульовим розголошенням. Власник зможе повернути монети, довівши право власності без розкриття ключа. Тепер Project Eleven показала, що ця частина технічно здійсненна і працює швидко, а не лишається теоретичною обіцянкою на майбутнє. Це знімає з BIP-361 частину критики, адже раніше опоненти документа мали право запитувати, чи існує обіцяний механізм відновлення взагалі.
Чому дерево гаманця вирішує все
Сучасні програмні гаманці будують адреси у вигляді дерева. Кожен наступний ключ походить від батьківського через функцію HMAC-SHA512, і цей процес неможливо обернути. Саме на цьому тримається доказ Project Eleven. Власник показує, що володіє ключем на рівень вище за скомпрометовану адресу, а зламати цей вищий ключ через квантову атаку на нижній рівень математично не можна.
Уся конструкція тримається на стандарті BIP-32, який зареєстрували 11 лютого 2012 року. До цієї дати гаманці генерували кожен ключ окремо і випадково, без жодної ієрархії між ними. Сатоші добував монети протягом 2009 і 2010 років, а зник із мережі вже в 2011-му, ще до появи стандарту. Його монети лежать у виходах типу pay-to-public-key з публічним ключем, записаним прямо в блокчейні, і згенеровані програмою, яка не знала ні сід-фрази, ні шляху деривації, ні батьківського ключа.
Довести щось про такі монети неможливо в принципі. Дерева над ними немає, бо на момент їх створення концепція дерева ще не існувала. Та сама прогалина стосується й інших гаманців, створених до 2012 року, а це помітна частка найстарішого і найдовше сплячого біткоїна, саме тієї групи монет, на яку розрахований BIP-361.
Що ще не готово до впровадження
Сама Project Eleven визнає, що до масового застосування ще далеко, і перелічує конкретні обмеження поточної версії.
- Прототип поки не пройшов незалежний аудит безпеки
- Підтримуються лише три типи адрес, Taproot поки залишається осторонь
- Доказ прив'язаний до ключа рівня монети, а не до сід-фрази цілком
- Жодного разу не застосовувався в реальному блокчейні, лише в лабораторних умовах
Заморозка стає замком, а не спалюванням
Сам Лопп неодноразово казав, що BIP-361 йому не подобається. Він написав документ лише тому, що альтернативи подобалися ще менше. Головним запереченням проти плану завжди було те, що заморозка монет ламає обіцянку постійного володіння, на якій тримається біткоїн від самого запуску мережі.
Це заперечення передбачало, що заморозка остаточна і монети зникають назавжди. Робочий доказ відновлення перетворює її на замок, а не на знищення, і повертає ключ кожному, хто досі зберігає сід-фразу, наприклад в апаратному гаманці. Для решти мережі це знімає головний етичний аргумент проти BIP-361. У Сатоші такої фрази ніколи не було, а без неї 1,1 мільйона BTC найімовірніше залишаться замороженими назавжди. Наступний крок за розробниками ядра біткоїна. Їм ще належить вирішити, чи ставити BIP-361 і доказ Project Eleven на голосування спільноти, і коли саме.
Коментарі
Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов'язкові поля позначені *