Концепция обновления Bitcoin после квантового перехода от Coinbase

Пятиступенчатая миграция для противодействия квантовым угрозам, старые адреса и открытые ключи уже скомпрометированы, что делать с миллионами спящих биткойнов?

Автор: Дэвид Кристофер, Bankless

Перевод: Саирша, Foresight News

21 октября Брайан Армстронг поделился последними идеями Coinbase по защите от атак квантовых компьютеров и укреплению безопасности биткойна.

Связанные подготовительные работы начались в январе этого года: Coinbase создала независимый консультативный совет по квантовым технологиям, в состав которого вошли такие исследователи в области криптографии, как Скотт Ааронсон, Дэн Бонех и Джастин Дрейк. В июле этого года Coinbase совместно с BlackRock, Fidelity и другими организациями основала Альянс безопасности биткойна, обязавшись инвестировать 15 миллионов долларов в исследования в области безопасности биткойна в течение следующих трех лет. Теперь Coinbase полностью изложила концепцию создания квантово-устойчивого биткойна, включая новые адреса, схемы подписей и планы миграции существующих активов.

Проектирование итеративно обновляемой базовой схемы

Основная идея Coinbase: разделить контейнеры адресов для хранения биткойнов и механизмы подписания для разблокировки активов. Контейнер адреса используется для хранения биткойнов, а механизм подписи — для разблокировки активов.

В настоящее время никто не может предсказать, какой из долгосрочных квантово-устойчивых схем подписей будет обладать наивысшей безопасностью и практичностью. Поэтому Coinbase надеется разработать тип адреса, который будет совместим с несколькими алгоритмами подписей; при последующей замене криптографической схемы не потребуется заново разрабатывать всю систему адресов.

Coinbase предложила два альтернативных технических маршрута: BIP-360 (P2MR), этот проект обновления введет новые адреса биткойнов, снижая риск раскрытия при квантовых атаках; другой вариант — P2TRv2, эта архитектура адресов поддерживает квантово-устойчивые подписи.

Обе схемы могут удовлетворить стремление Coinbase к гибкости, но каждая из них по отдельности не является полноценным решением. Особенно BIP-360, который все еще требует дополнительных обновлений для поддержки квантово-устойчивых подписей.

Coinbase также предложила концепцию смешанных адресов: пользователи могут продолжать использовать существующие подписи или использовать квантово-устойчивые подписи для расходования одних и тех же средств. Однако у этой схемы есть недостаток: пока старая схема подписи остается доступной, эти средства по-прежнему подвержены угрозе квантовых атак. Смешанные адреса могут служить лишь временной мерой, а не долгосрочным решением.

Выбор подходящих алгоритмов подписей
После определения гибкости дизайна адреса как основного принципа, следующим ключевым вопросом является: какой квантово-устойчивый алгоритм подписей следует выбрать для биткойна.

Coinbase перечислила четыре кандидатуры:

• ML-DSA: основан на решеточной криптографии, стандартизирован, сбалансирован по производительности; недостаток — большой объем данных подписи.
• SLH-DSA: также стандартизирован, основан на зрелых хэш-функциях; размер подписи больше, чем у ML-DSA.
• FN-DSA (Falcon): объем подписи меньше, но сложность безопасной реализации высока, стандартизация еще не завершена.
• SHRINCS: экспериментальная схема, специально разработанная для биткойна, объем подписи небольшой, но требования к управлению ключами очень строгие.

Coinbase предложила 4 кандидата на квантово-устойчивые подписи для оценки биткойна: основанные на решетках ML-DSA, FN-DSA (Falcon) и основанные на хэшах SLH-DSA, SHRINCS, каждая из которых имеет свои плюсы и минусы по размеру подписи, сложности реализации и наличию стандартов NIST.

Наибольшее противоречие при выборе схемы связано с размером подписи. Объем данных квантово-устойчивых подписей значительно превышает объем подписей, используемых в биткойне в настоящее время, что может занять больше места в блоках, потенциально снижая пропускную способность сети и увеличивая комиссии за транзакции.

Поэтому Coinbase предлагает оценить различные схемы с точки зрения безопасности, стоимости использования, скорости обработки, совместимости с аппаратными кошельками и сроков миграции высокорисковых биткойн-активов.

Другим фактором, который необходимо учитывать, является модель управления ключами.

Подписи с состоянием: требуют от пользователей вести учет использования каждого ключа подписи. Если после восстановления из резервной копии старого кошелька ключ будет случайно использован повторно, злоумышленник сможет подделать подпись и украсть активы. Если существует риск, почему стоит это рассматривать? Преимущество заключается в эффективности. Объем подписи с состоянием может быть меньше, что может поддерживать низкие комиссии, но риск при этом возрастает. Поэтому Coinbase предлагает, чтобы биткойн одновременно поддерживал безсостояние подписи, не требуя отслеживания состояния использования ключей.

Кроме того, Coinbase надеется, что схема подписей сможет адаптироваться к услугам институционального хранения. Многие институциональные услуги хранения используют архитектуру многоподписей, где приватные ключи разделяются и хранятся на нескольких серверах. Некоторые схемы решеточной криптографии лучше подходят для такой архитектуры, совместимость также является важным критерием оценки.

Конечно, у Coinbase есть свои коммерческие соображения. Будучи одним из крупнейших учреждений по хранению биткойнов, она надеется, что обновленная схема будет совместима с ее собственной инфраструктурой безопасности. Однако учреждения, обладающие большим количеством биткойнов, также имеют требования, которые нельзя игнорировать для всей экосистемы биткойна.

Пошаговая миграция активов

Помимо выбора схемы подписей, цель Coinbase — разработать четкую дорожную карту, которая направит миграцию биткойн-активов к квантово-устойчивым адресам.

План включает пять потенциальных этапов реализации:

1. Этап раннего тестирования: позволяет пользователям добровольно переводить активы на квантово-устойчивые адреса.
2. Этап смешанных адресов: активирует смешанные адреса, одновременно поддерживая традиционные подписи и квантово-устойчивые подписи для плавного перехода.
3. Этап безопасной миграции: исследует технологии скрытия открытых ключей при переводах, чтобы уменьшить риск раскрытия при квантовых атаках.
4. Этап внедрения новых правил: постепенно ограничивает переводы на старые адреса с потенциальными угрозами безопасности, в конечном итоге запрещая расходование активов с этих адресов.
5. Этап окончательной доработки: разрабатывает правила для обработки оставшихся активов на старых адресах, возможные варианты включают установление срока миграции, заморозку активов, ограничение объемов транзакций или создание механизма восстановления активов.

Пять этапов миграции биткойна на квантово-устойчивые адреса, предложенные Coinbase: от добровольного обновления пользователями, перехода на смешанные адреса, скрытия открытых ключей для снижения рисков, до постепенного ограничения старых адресов и, наконец, определения способов обработки оставшихся активов на старых адресах.

Coinbase не утвердила никаких окончательных схем. На данном этапе первоочередной задачей является оценка жизнеспособности различных схем, включая совместимость не обновленных кошельков и узлов, и на основе этого определить окончательную схему.

Отдельная работа с спящими и потерянными биткойнами

Следующий наиболее спорный вопрос: как следует обращаться с биткойнами, которые долгое время не использовались?

Миллионы биткойнов хранятся на старых адресах, открытые ключи которых уже скомпрометированы, включая вознаграждения за блоки, добытые Сатоши. Часть из них принадлежит долгосрочным держателям, другая часть может быть навсегда потеряна.

Эти активы являются основными целями квантовых атак. Если кто-то тайно разработает высокопроизводительный квантовый компьютер, он может украсть эти биткойны до того, как вся отрасль осознает риск.

Coinbase не поддерживает прямую заморозку или принудительное изъятие, но и не рекомендует оставлять это без внимания. Напротив, она предлагает разделить обсуждение спящих монет и обновления подписей на две отдельные темы, чтобы избежать затягивания процесса повышения квантовой безопасности для всех пользователей из-за разногласий вокруг спящих биткойнов.

Если необходимо создать механизм восстановления активов, Coinbase выдвинула два жестких условия:

• Механизм сам по себе должен обладать квантово-устойчивыми характеристиками: злоумышленник не сможет украсть активы, полагаясь только на скомпрометированный открытый ключ.
• Он должен охватывать все виды крайних сценариев: необходимо предусмотреть меры на случай потери владельцем восстановительных данных, высокой нагрузки на систему, пропуска пользователем срока и т. д.

В общем, Coinbase рассматривает этот проект как материал для открытых обсуждений, а не как окончательный план. Ни одна компания или разработчик не могут в одностороннем порядке определить направление развития биткойна, и достичь консенсуса в экосистеме даже сложнее, чем разработка самой криптографической технологии.

Этот контент предоставляется исключительно в общих информационных целях и не является финансовым, инвестиционным, юридическим или налоговым советом. Любые мероприятия, вознаграждения, онлайн-акции или связанная с ними информация, упомянутые в настоящем документе, не должны рассматриваться как рекомендация, приглашение к покупке, продаже, торговле или иной сделке с какими-либо криптоактивами. Криптоактивы очень волатильны и могут привести к убыткам. Доступность услуг, продуктов WEEX и связанных с ними событий может варьироваться в зависимости от региона. Вы несете ответственность за обеспечение того, чтобы ваше участие соответствовало применимым местным законам и нормативным актам.