Koncepcja aktualizacji Bitcoin po kwantowej stronie Coinbase

Pięcioetapowa migracja w odpowiedzi na zagrożenia kwantowe, co zrobić z milionami uśpionych Bitcoinów, gdy klucze publiczne starych adresów zostały ujawnione?

Autor: David Christopher, Bankless

Tłumaczenie: Saoirse, Foresight News

21 października Brian Armstrong podzielił się najnowszymi pomysłami Coinbase na wzmocnienie bezpieczeństwa Bitcoinów w obliczu ataków komputerów kwantowych.

Prace przygotowawcze rozpoczęły się w styczniu tego roku: Coinbase powołało niezależną komisję doradczą ds. kwantowych, w skład której weszli tacy badacze kryptografii jak Scott Aaronson, Dan Boneh, Justin Drake i inni. W lipcu tego samego roku Coinbase wspólnie z BlackRock, Fidelity, Strategy i innymi instytucjami założyło Sojusz Bezpieczeństwa Bitcoinów, zobowiązując się do zainwestowania 15 milionów dolarów w badania nad bezpieczeństwem Bitcoinów w ciągu najbliższych trzech lat. Obecnie Coinbase szczegółowo przedstawia całą koncepcję budowy Bitcoinów odpornych na kwanty, obejmującą nowe adresy, schematy podpisów oraz plany migracji istniejących aktywów.

Projektowanie iteracyjnych aktualizacji podstawowego rozwiązania

Podstawowa idea Coinbase: oddzielenie kontenera adresu przechowującego Bitcoiny od mechanizmu podpisu odblokowującego aktywa. Kontener adresu służy do przechowywania Bitcoinów, a mechanizm podpisu to sposób odblokowywania aktywów.

Obecnie nikt nie jest w stanie przewidzieć, która z długoterminowych kwantowych schematów podpisów będzie miała najwyższy poziom bezpieczeństwa i użyteczności. Dlatego Coinbase chce zaprojektować rodzaj adresu, który będzie kompatybilny z różnymi algorytmami podpisów; w przyszłości, przy zmianie schematu kryptograficznego, nie będzie konieczne ponowne opracowywanie całego systemu adresów.

Coinbase zaproponowało dwa alternatywne kierunki technologiczne: BIP-360 (P2MR), który wprowadzi nowy typ adresu Bitcoin, zmniejszając ryzyko narażenia na ataki kwantowe; drugi schemat to P2TRv2, który wspiera podpisy odporne na kwanty.

Oba schematy spełniają dążenie Coinbase do elastyczności, ale używane samodzielnie nie stanowią pełnego rozwiązania. Szczególnie BIP-360 wymaga dodatkowych aktualizacji, aby wspierać podpisy odporne na kwanty.

Coinbase zaproponowało również koncepcję adresów hybrydowych: użytkownicy mogą korzystać zarówno z istniejących podpisów, jak i podpisów odpornych na kwanty do wydawania tych samych funduszy. Jednak ten schemat ma swoje ograniczenia: dopóki stary sposób podpisywania pozostaje dostępny, te fundusze nadal są narażone na zagrożenia kwantowe. Adresy hybrydowe mogą być jedynie środkiem przejściowym, a nie długoterminowym rozwiązaniem.

Wybór odpowiednich algorytmów podpisów
Po ustaleniu, że projekt adresu musi mieć elastyczność jako zasadniczą zasadę, kolejnym kluczowym pytaniem jest: jaki algorytm podpisów odpornych na kwanty powinien być wybrany dla Bitcoinów.

Coinbase wymieniło cztery propozycje:

• ML-DSA: oparty na kryptografii opartej na siatkach, z zakończoną standardyzacją, zrównoważona wydajność; wadą jest duży rozmiar danych podpisu.
• SLH-DSA: również już standardyzowany, oparty na dojrzałych funkcjach skrótu; rozmiar podpisu jest większy niż w ML-DSA.
• FN-DSA (Falcon): mniejszy rozmiar podpisu, ale trudności w realizacji bezpieczeństwa, nie zakończono standardyzacji.
• SHRINCS: eksperymentalny schemat zaprojektowany specjalnie dla Bitcoinów, z mniejszym rozmiarem podpisu, ale bardzo rygorystycznymi wymaganiami dotyczącymi zarządzania kluczami.

Coinbase zaproponowało cztery algorytmy podpisów odpornych na kwanty do oceny Bitcoinów: ML-DSA oparty na siatkach, FN-DSA (Falcon), SLH-DSA i SHRINCS oparte na haszowaniu, każdy z nich ma swoje zalety i wady w zakresie rozmiaru podpisu, trudności w realizacji i standardów NIST.

Największy konflikt w wyborze schematu dotyczy rozmiaru podpisu. Podpisy odporne na kwanty mają znacznie większą objętość danych niż obecnie używane podpisy Bitcoinów, co może zajmować więcej miejsca w blokach, potencjalnie obniżając przepustowość transakcji w sieci i zwiększając opłaty transakcyjne.

Dlatego Coinbase sugeruje, aby ocenić różne schematy z wielu perspektyw, takich jak bezpieczeństwo, koszty użytkowania, prędkość przetwarzania, kompatybilność z portfelami sprzętowymi oraz czas migracji aktywów Bitcoinów o wysokim ryzyku.

Innym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, jest model zarządzania kluczami.

Podpisy ze stanem: wymagają od użytkowników rejestrowania każdego użycia klucza podpisu. Jeśli po przywróceniu z kopii zapasowej starego portfela użytkownik przypadkowo powtórzy użycie klucza, napastnik może sfałszować podpis i ukraść aktywa. Skoro istnieje ryzyko, dlaczego w ogóle to rozważać? Zaletą jest wydajność. Podpisy ze stanem mogą być mniejsze, co może utrzymać niskie opłaty, ale ryzyko wzrasta. Dlatego Coinbase sugeruje, aby Bitcoin wspierał również podpisy bez stanu, które nie wymagają śledzenia stanu użycia kluczy.

Ponadto Coinbase chce, aby schemat podpisów był kompatybilny z usługami przechowywania instytucjonalnego. Wiele instytucji przechowujących korzysta z architektury podpisów wielostronnych, gdzie klucze prywatne są dzielone i przechowywane na wielu serwerach. Niektóre schematy oparte na siatkach lepiej pasują do tego typu architektury, a kompatybilność jest również ważnym wskaźnikiem oceny.

Oczywiście Coinbase ma również komercyjne rozważania. Jako jedna z największych instytucji przechowujących Bitcoiny, chce, aby schemat aktualizacji był kompatybilny z jej własną infrastrukturą bezpieczeństwa. Jednak instytucje posiadające dużą ilość Bitcoinów mają również potrzeby, które nie mogą być ignorowane w całym ekosystemie Bitcoinów.

Stopniowe wprowadzanie migracji aktywów

Po wybraniu schematu podpisów, celem Coinbase jest opracowanie jasnej mapy drogowej, która poprowadzi migrację aktywów Bitcoinów do adresów odpornych na kwanty.

Plan przewiduje pięć potencjalnych etapów wdrożenia:

1. Wczesny etap prób: pozwala użytkownikom dobrowolnie przenieść aktywa do adresów odpornych na kwanty.
2. Etap adresów hybrydowych: wprowadzenie adresów hybrydowych, które będą jednocześnie kompatybilne z tradycyjnymi podpisami i podpisami odpornymi na kwanty, aby zapewnić płynne przejście.
3. Etap bezpiecznej migracji: badanie technik ukrywania kluczy publicznych podczas transferów, aby zmniejszyć ryzyko narażenia na ataki kwantowe.
4. Etap wprowadzenia nowych zasad: stopniowe ograniczanie transferów do starych adresów z zagrożeniami bezpieczeństwa, a ostatecznie zakaz wydawania aktywów z tych adresów.
5. Etap końcowy: opracowanie zasad dotyczących zarządzania pozostałymi aktywami w starych adresach, z opcjami takimi jak ustalenie terminu migracji, zamrożenie aktywów, ograniczenie kwot transakcji lub stworzenie mechanizmu odzyskiwania aktywów.

Pięć etapów migracji Bitcoinów do adresów odpornych na kwanty zaproponowanych przez Coinbase: od dobrowolnej aktualizacji użytkowników, przez przejście na adresy hybrydowe, ukrywanie kluczy publicznych w celu zmniejszenia ryzyka, aż do stopniowego ograniczania starych adresów i ostatecznego określenia zasad dotyczących pozostałych aktywów w starych adresach.

Coinbase nie ustaliło żadnego ostatecznego rozwiązania. Obecnie najważniejszym zadaniem jest ocena wykonalności różnych schematów, w tym kompatybilności portfeli i węzłów, które nie zostały zaktualizowane, a następnie na tej podstawie określenie ostatecznego rozwiązania.

Osobne podejście do uśpionych i utraconych Bitcoinów

Następnym najbardziej kontrowersyjnym tematem jest: co zrobić z Bitcoinami, które były przez długi czas nieaktywne?

Miliony Bitcoinów są przechowywane w starych adresach, których klucze publiczne zostały już ujawnione, w tym nagrody za bloki wydobyte przez Satoshi Nakamoto. Część należy do długoterminowych posiadaczy, a część mogła zostać na zawsze utracona.

Te aktywa są głównym celem ataków kwantowych. Jeśli ktoś potajemnie opracuje wydajny komputer kwantowy, może ukraść te Bitcoiny, zanim cała branża dostrzega ryzyko.

Coinbase nie popiera bezpośredniego zamrażania ani przymusowego odzyskiwania, ani nie sugeruje, aby to zignorować. Wręcz przeciwnie, proponuje oddzielić dyskusję na temat uśpionych Bitcoinów od aktualizacji podpisów, aby uniknąć opóźnień w procesie aktualizacji bezpieczeństwa kwantowego dla wszystkich użytkowników z powodu różnic w opiniach na temat uśpionych Bitcoinów.

Jeśli ma zostać zbudowany mechanizm odzyskiwania aktywów, Coinbase przedstawia dwa twarde warunki:

• Mechanizm musi mieć cechy odporne na kwanty: napastnik nie może wykorzystać ujawnionego klucza publicznego, aby ukraść aktywa za pomocą tego mechanizmu odzyskiwania.
• Musi obejmować różne ekstremalne scenariusze: muszą być opracowane plany awaryjne na wypadek utraty przez posiadacza dowodu odzyskania, dużego obciążenia systemu, czy też przegapienia terminu przez użytkownika.

Podsumowując, Coinbase traktuje tę propozycję jako materiał referencyjny do publicznej dyskusji, a nie jako ostateczny plan. Żaden podmiot ani deweloper nie może jednostronnie decydować o kierunku rozwoju Bitcoinów, a osiągnięcie konsensusu w całym ekosystemie jest trudniejsze niż sama praca nad technologią kryptograficzną.

Niniejsza treść ma charakter wyłącznie informacyjny i nie stanowi porady finansowej, inwestycyjnej, prawnej ani podatkowej. Wszelkie wydarzenia, nagrody, promocje online lub powiązane informacje, o których tu mowa, nie powinny być traktowane jako rekomendacja, zachęta ani zaproszenie do kupna, sprzedaży, wymiany lub innego rodzaju obrotu aktywami kryptograficznymi. Aktywa kryptograficzne charakteryzują się dużą zmiennością i mogą prowadzić do strat. Dostępność usług, produktów i powiązanych wydarzeń WEEX może się różnić w zależności od regionu. Użytkownik jest odpowiedzialny za upewnienie się, że jego udział jest zgodny z obowiązującymi lokalnymi przepisami i regulacjami.