Концепція оновлення біткоїна після квантового переходу від Coinbase

П’ятиетапна міграція для боротьби з квантовими загрозами, старі адреси з публічними ключами вже скомпрометовані, що робити з мільйонами сплячих біткоїнів?

Автор: Девід Крістофер, Bankless

Переклад: Саорс, Foresight News

21 жовтня Брайан Армстронг поділився останніми ідеями Coinbase щодо захисту від атак квантових комп’ютерів та зміцнення безпеки біткоїна.

Підготовчі роботи розпочалися в січні цього року: Coinbase створила незалежний консультативний комітет з квантових технологій, до складу якого увійшли такі дослідники в галузі криптографії, як Скотт Ааронсон, Дена Бонеха, Джастін Дрейк та інші. У липні цього року Coinbase спільно з BlackRock, Fidelity, Strategy та іншими організаціями заснувала Альянс безпеки біткоїна, зобов’язавшись інвестувати 15 мільйонів доларів у дослідження в галузі безпеки біткоїна протягом наступних трьох років. Сьогодні Coinbase повністю виклала концепцію створення квантово-стійкого біткоїна, яка охоплює нові адреси, схеми підпису та плани міграції активів.

Проектування ітеративно оновлювальної базової схеми

Основна ідея Coinbase: розділити контейнер адреси для зберігання біткоїнів та механізм підпису для розблокування активів. Контейнер адреси використовується для зберігання біткоїнів, тоді як механізм підпису є способом розблокування активів.

На сьогодні ніхто не може передбачити, яка з квантово-стійких схем підпису забезпечить найвищу безпеку та практичність у довгостроковій перспективі. Тому Coinbase сподівається розробити тип адреси, яка зможе підтримувати кілька алгоритмів підпису; при подальшій зміні криптографічної схеми не буде необхідності розробляти всю систему адрес заново.

Coinbase пропонує два альтернативні технічні маршрути: BIP-360 (P2MR), цей проект оновлення введе нові адреси біткоїна, зменшуючи ризик вразливості до квантових атак; інша схема - P2TRv2, ця архітектура адреси може підтримувати квантово-стійкі підписи.

Обидві схеми можуть задовольнити прагнення Coinbase до гнучкості, але окремо вони не є повноцінними рішеннями. Особливо BIP-360, яка все ще потребує додаткових оновлень для підтримки квантово-стійких підписів.

Coinbase також пропонує концепцію змішаних адрес: користувачі можуть використовувати як існуючі підписи, так і квантово-стійкі підписи для витрачання одних і тих же коштів. Але ця схема має недолік: поки старий механізм підпису залишається доступним, ці кошти все ще піддаються загрозі квантових атак. Змішана адреса може бути лише перехідним засобом, а не довгостроковим рішенням.

Вибір відповідного алгоритму підпису
Після визначення гнучкості дизайну адреси як основного принципу, наступне ключове питання: який квантово-стійкий алгоритм підпису слід вибрати для біткоїна.

Coinbase перераховує чотири кандидатури:

• ML-DSA: заснований на ґратковій криптографії, вже стандартизований, має збалансовану продуктивність; недолік - великий обсяг підпису.
• SLH-DSA: також вже стандартизований, побудований на основі зрілого хеш-функції; розмір підпису більший, ніж у ML-DSA.
• FN-DSA (Falcon): обсяг підпису менший, але реалізація безпеки є складною, стандартизація ще не завершена.
• SHRINCS: експериментальна схема, спеціально розроблена для біткоїна, має менший обсяг підпису, але вимоги до управління ключами є дуже суворими.

Coinbase пропонує 4 кандидати на квантово-стійкі підписи для біткоїна: ґраткова ML-DSA, FN-DSA (Falcon), хешова SLH-DSA, SHRINCS, кожен з яких має свої переваги та недоліки за розміром підпису, складністю реалізації та наявністю стандарту NIST.

Найбільший конфлікт у виборі схеми походить від розміру підпису. Обсяг даних квантово-стійких підписів значно перевищує обсяг підписів, які наразі використовуються в біткоїні, що може займати більше місця в блоках, знижуючи пропускну здатність мережі та підвищуючи комісії за транзакції.

Тому Coinbase пропонує оцінити різні схеми з точки зору безпеки, витрат на використання, швидкості обробки, сумісності з апаратними гаманцями, а також термінами міграції активів з високим ризиком.

Ще одним фактором, який потрібно врахувати, є модель управління ключами.

Станні підписи: вимагають від користувачів вести облік використання кожного ключа підпису. Якщо ключі повторно використовуються після відновлення з резервної копії старого гаманця, зловмисник може підробити підпис і вкрасти активи. Якщо існує ризик, чому це розглядати? Перевага полягає в ефективності. Обсяг станних підписів може бути меншим, що дозволяє зберігати низькі комісії, але ризик зростає. Тому Coinbase пропонує, щоб біткоїн підтримував також безстанні підписи, які не вимагають відстеження стану використання ключів.

Крім того, Coinbase сподівається, що схема підпису зможе адаптуватися до послуг зберігання активів. Багато послуг зберігання активів використовують архітектуру мультипідпису, де приватні ключі розподіляються на кількох серверах. Деякі схеми ґраткової криптографії краще підходять для таких архітектур, тому сумісність також є важливим критерієм оцінки.

Звичайно, у Coinbase є комерційні міркування. Як один з найбільших зберігачів біткоїнів, компанія хоче, щоб оновлена схема була сумісною з її власною інфраструктурою безпеки. Але інститути, які володіють великою кількістю біткоїнів, також мають потреби, які не можна ігнорувати в цілій екосистемі біткоїна.

Поетапна міграція активів

Окрім вибору схеми підпису, мета Coinbase - розробити чітку дорожню карту, яка б спрямувала поступову міграцію активів біткоїна до квантово-стійких адрес.

План передбачає п’ять потенційних етапів реалізації:

1. Етап раннього тестування: дозволяє користувачам добровільно переносити активи до квантово-стійких адрес.
2. Етап змішаних адрес: активує змішані адреси, одночасно підтримуючи традиційні підписи та квантово-стійкі підписи, забезпечуючи плавний перехід.
3. Етап безпечної міграції: досліджує технології, які приховують публічні ключі під час переказу, зменшуючи вразливість до квантових атак.
4. Етап впровадження нових правил: поступово обмежує перекази на старі адреси, які мають безпекові ризики, врешті-решт забороняючи витрати активів з старих адрес.
5. Завершальний етап: розробляє правила для обробки залишкових активів на старих адресах, можливі варіанти включають встановлення термінів міграції, заморожування активів, обмеження обсягу транзакцій або створення механізму відновлення активів.

П’ять етапів міграції біткоїна до квантово-стійких адрес, запропонованих Coinbase: від добровільного оновлення користувачів, переходу на змішані адреси, приховування публічних ключів для зниження ризиків, до поступового обмеження старих адрес, і, нарешті, визначення способів обробки залишкових активів на старих адресах.

Coinbase ще не затвердила жодної остаточної схеми. На даний момент основним завданням є оцінка здійсненності різних схем, включаючи сумісність неоновлених гаманців і вузлів, а потім на основі цього визначити остаточну схему.

Окреме вирішення сплячих та втрачених біткоїнів

Наступне питання - найбільш суперечливе: як слід обробляти біткоїни, які довгий час залишалися без руху?

Мільйони біткоїнів зберігаються на старих адресах, публічні ключі яких вже скомпрометовані, серед яких є винагороди за блоки, видобуті Сатоші. Частина з них належить довгостроковим власникам, інша частина, можливо, вже безповоротно втрачена.

Ці активи є основними цілями для квантових атак. Якщо хтось таємно розробить високопродуктивний квантовий комп’ютер, він може вкрасти ці біткоїни ще до того, як вся галузь усвідомить ризик.

Coinbase не підтримує пряме заморожування або примусове повернення, але й не рекомендує ігнорувати ситуацію. Навпаки, компанія пропонує відокремити обговорення сплячих біткоїнів від оновлення підписів, щоб уникнути затягування процесу підвищення квантової безпеки для всіх користувачів через розбіжності щодо сплячих біткоїнів.

Якщо буде створено механізм відновлення активів, Coinbase пропонує два жорсткі умови:

• Механізм повинен мати квантово-стійкі характеристики: зловмисник не зможе вкрасти активи, використовуючи лише скомпрометований публічний ключ.
• Він повинен охоплювати всі екстремальні сценарії: для випадків, коли власник втрачає відновлювальні дані, система перевантажена, користувач пропускає терміни тощо, повинні бути передбачені плани дій.

Отже, Coinbase розглядає цю пропозицію як матеріал для відкритого обговорення, а не як остаточну дорожню карту. Жодна компанія чи розробник не можуть одноосібно визначити напрямок розвитку біткоїна, і досягнення консенсусу в усій екосистемі є навіть складнішим, ніж розробка самої криптографічної технології.

Цей контент надано лише для загальних інформаційних цілей і не є фінансовою, інвестиційною, юридичною чи податковою консультацією. Події, нагороди, онлайн-акцій або пов’язану інформацію, згадана тут, не слід розглядати як рекомендацію, прохання чи запрошення до купівлі, продажу, торгівлі чи інших операцій з криптоактивами. Криптоактиви є дуже волатильними та можуть призвести до збитків. Доступність послуг, продуктів WEEX та пов’язаних із ними подій може відрізнятися залежно від регіону. Ви несете відповідальність за забезпечення відповідності вашої участі чинному місцевому законодавству та нормативним актам.