Quantus-sjef: Kryptoindustrien risikerer å gå tom for tid til å forberede seg på Q-Day

​Kvantedatamaskiner er ennå ikke i stand til å knekke blokkjeder i stor skala, men kryptoindustrien kan ha mindre tid til å forberede seg enn mange antar. Quantus-sjef Christopher Smith forklarer hvorfor digitale signaturer vil være det første målet, hvorfor Bitcoin står overfor en vanskeligere overgang til post-kvantesikkerhet enn andre blokkjeder, og hvordan AI kan akselerere trusselen. I et intervju med Traders Union forklarer han også hvorfor han tror noen allerede kan besitte en tilstrekkelig kraftig kvantedatamaskin, og hva som kan skje hvis kryptoindustrien ikke klarer å fullføre overgangen i tide.

Q-Day kan være nærmere enn forventet

– IBM gjorde kvantedatabehandling tilgjengelig for et bredere publikum allerede i 2016. Hvorfor har kvantesikkerhet blitt et så presserende tema nå? Hvem er mest utsatt for fremskritt innen kvantedatabehandling? 

– Kvanteteknologi har eksistert i flere tiår. Atomklokker og lasere dateres fra før 1970-tallet. De teoretiske fundamentene for kvantedatabehandling ble lagt på 1980-tallet, og Shors algoritme (den alle er bekymret for) ble oppdaget i 1994. 

Alle snakker plutselig om det 30 år senere fordi det tok så lang tid å utvikle kvantedatabehandling til det punktet hvor den realistisk sett kunne kjøre Shors algoritme. Folk er bekymret for Shors algoritme fordi den effektivt kan løse visse matematiske problemer som man trodde var vanskelige. Disse problemene danner grunnlaget for moderne kryptografi, som sikrer mange typer informasjon, fra militære hemmeligheter og finansielle transaksjoner på nett til de fleste blokkjeder.

Når kvantedatamaskiner kan kjøre Shors algoritme, må alle disse systemene oppgradere kryptografien sin. Mange teknologiselskaper har allerede begynt å migrere til post-kvantekryptografi. Dessverre er blokkjeder de vanskeligste systemene å oppgradere. Det er over 2 billioner dollar i risiko i kryptoindustrien som må flyttes til post-kvanteløsninger, og det er ikke mange som er tilgjengelige for øyeblikket.

– Hvor nær er vi en kvantedatamaskin som er i stand til å knekke kryptografien som brukes av dagens blokkjeder? På hvilket tidspunkt vil vi kunne si at trusselen har blitt praktisk snarere enn teoretisk? 

– Dette er et vanskelig spørsmål å svare på av flere grunner. Den første er at teknologisk utvikling ikke er lineær. Den skjer i rykk og napp. Den er uforutsigbar.

Den andre er at AI akselererer alt, spesielt kvanteteknologi. Den beste måten å se dette på er å studere https://ecdsa.fail. For noen måneder siden utviklet Google en mye mer effektiv versjon av Shors algoritme, men de amerikanske myndighetene ga dem et pålegg om taushetsplikt fordi de var bekymret for at motparter som Kina skulle bruke den. Google publiserte til slutt artikkelen, men uten å avsløre detaljene i algoritmen.

Noen uker senere sa et kryptoteam kalt EigenLabs: "La oss se hva som er i esken," og skapte en åpen plattform der hvem som helst kunne bruke AI til å forbedre den beste offentlig kjente algoritmen. Det tok åpen kildekode-fellesskapet bare tre dager å matche Googles resultater, og i løpet av den påfølgende måneden nesten doblet de algoritmens ytelse. Kort tid etter utstedte president Donald Trump en presidentordre som dramatisk forkortet tidslinjen for amerikanske myndighetsorganer til å migrere til post-kvantekryptografi. Dette viser at de amerikanske myndighetene dramatisk undervurderte AIs innvirkning på kvantedatabehandling.

Den tredje grunnen til at det er vanskelig å forutsi Q-Day, er nasjonal sikkerhet. Vi bør anta at laboratorier for kvantemaskinvare også er underlagt taushetsplikt og bruker AI for å akselerere fremgangen sin. Siden det vil ta år for blokkjeder å migrere, bør vi ta denne trusselen på alvor umiddelbart.

– Blockstream-sjef Adam Back har hevdet at kvantedatamaskiner neppe vil utgjøre en praktisk trussel mot Bitcoin på ytterligere 20–40 år, mens andre eksperter mener overgangen bør begynne nå. Hvorfor er meningene så delte, og hvilket syn finner du mest overbevisende?

– Vel, alle snakker alltid for sin egen sak, og Bitcoin har den vanskeligste migreringsveien av alle blokkjeder på grunn av sin (sannsynligvis) avdøde grunnlegger og "desentraliserte" beslutningstaking. Kvanteskeptikere ville ha hatt rett de siste 20 årene, så det er en logisk standardposisjon å innta. Imidlertid er det nesten ingen som er enige i Adam Backs tidslinje i dag. Scott Aaronson, Eli ben-Sasson, Vitalik Buterin, Five Eyes-etterretningstjenestene, internasjonale banker, Google – alle har mye kortere tidslinjer. Min personlige posisjon er at noen allerede har kvantedatamaskinen, og de er bekymret for at noen andre skal få den og bruke den mot dem.

Bitcoin står overfor den vanskeligste migreringen

– Hvilke elementer i en blokkjede vil sannsynligvis bli sårbare først for kvanteangrep: digitale signaturer, lommebøker, konsensusmekanismer eller mining? 

– De digitale signaturene er den sårbare komponenten. Dette dekker transaksjonsautorisering så vel som blokkvalidering i proof-of-stake-systemer. Det dekker også ZK-SNARKS, som brukes av personvernkjeder og roll-ups, men ikke ZK-STARKS, som er en hash-basert versjon av samme teknologi. Mining er basert på hasher, som er mye mindre sårbare for kvanteangrep. Tommelfingerregelen er "hasher bra, elliptiske kurver dårlig".

– Hvorfor er det vanskeligere å oppgradere en eksisterende blokkjede for post-kvantesikkerhet enn å bygge et nytt kvanteresistent nettverk fra bunnen av?

– De eldre blokkjedene er vanskelige å oppgradere fordi de mangler styringssystemer på kjeden. Nyere kjeder har generelt mekanismer for å gjøre en oppgradering, noe som letter overgangen betydelig, men det virkelige problemet er migreringen. Signal, iMessage og CloudFlare har allerede gått over til post-kvante, og ingen merket det, fordi ingeniørene bare håndterte det, og dette er sentraliserte systemer slik at brukerne ikke trengte å gjøre noe. 

Når det gjelder blokkjeder, administrerer brukerne sine egne nøkler, så de må foreta en handling for å bli kvantesikre, og mange har ikke enkel tilgang, eller tilgang i det hele tatt, til nøklene sine, noe som skaper mer friksjon. Vi liker å si at pre-kvante-blokkjeder har et migreringsproblem. Nye kjeder har et adopsjonsproblem.

– BlackRock, Coinbase, Strategy og flere andre selskaper har forpliktet 15 millioner dollar til å forbedre Bitcoins sikkerhet, inkludert forberedelser for kvantetrusler. Er det en betydelig investering, og er det nok til å utgjøre en forskjell? 

– Dessverre er ikke flaskehalsen penger, og den er heller ikke teknisk. Forsvarsalgoritmene "post-kvantekryptografi" eksisterer allerede og har gode implementeringer. AI gjør det enkelt å oppdatere og revidere koden. Det er disse tingene som er problemet. Det er migreringen fra gamle nøkler til nye. Det kan ta 1–2 år for Bitcoin. Samtidig har Bitcoin bare 7 transaksjoner per sekund (TPS), men nøklene og signaturene for post-kvantekryptografi er mye større, så Bitcoins TPS er i ferd med å falle langt under 1. Det er tydelig at institusjonene vil at Bitcoin skal overleve, men dessverre satset kryptoindustrien alt på elliptiske kurver.

Hva kvanteresistent egentlig betyr

– Mange blokkjedeprosjekter beskriver seg selv som kvanteresistente. Hvilke tekniske kriterier bør et nettverk oppfylle før den påstanden kan anses som troverdig snarere enn markedsføring? 

– Det bør ikke ha noen signaturer med elliptiske kurver noen steder, men spesielt ikke for konsensus eller transaksjonsautorisering. Å ha et post-kvante-alternativ for brukere, som Algorand og NEAR, er en god start, men å forvente at brukerne dine skal være proaktive når det gjelder det esoteriske temaet kryptografi, er litt optimistisk. 

– Et av Quantus' produkter er en kryptolommebok. Hvilket spesifikt problem løser den bedre enn eksisterende lommebøker, og hvorfor bør den gjennomsnittlige kryptobrukeren begynne å tenke på kvantesikkerhet i dag?

– Mange kryptolommebøker er under press for å hente ut så mye verdi fra brukerne sine som mulig, noe som fører til ting som å tilby giret handel (gambling) på memecoins. Dette inviterer ikke bare til ruin for mindre finansielt sofistikerte brukere, men vanner også ut det opprinnelige kryptooppdraget om "bedre penger". Quantus mener du ikke bør trenge å være en cybersikkerhetsekspert for å sikre kryptoen din, og vi har oppnådd en veldig rask, sikker og brukervennlig kryptolommebok som er fokusert på penger, ikke gambling.

– I juni signerte president Donald Trump presidentordrer rettet mot å fremme kvanteteknologi og styrke USAs beskyttelse mot kryptografiske angrep. Bør overgangen til post-kvantekryptografi koordineres av myndigheter, eller bør den ledes av teknologiselskaper og åpen kildekode-fellesskapet? 

– Både privat og offentlig sektor er avhengig av kryptografi. Myndigheter, selskaper og åpen kildekode-fellesskapet må alle gjøre sin del. Myndigheter er naturlig nok ganske involvert i utviklingen av kryptografi på grunn av dens relevans for krigføring, noe som har ført til en rekke problemer tidligere der kryptografi ble med vilje og i hemmelighet svekket av etterretningsbyråer. 

En av de store gavene fra blokkjede som industri var den private finansieringen og utviklingen av kryptografi for kommersiell bruk, noe som egentlig ikke eksisterte før. NIST gjennomførte en åtteårig internasjonal turnering for å utvikle post-kvantekryptografi, som er en ganske god prosess for å redusere risikoen for ondsinnet innblanding i utformingen av disse algoritmene. Totalt 278 kryptografer fra 25 land på tvers av seks kontinenter deltok, noe som gjorde det ekstremt vanskelig for en enkelt part å påvirke resultatet.

Likeledes er kommersialiseringen av disse algoritmene en annen utfordring. Det krever praktiske implementeringsbeslutninger som myndigheter kanskje ikke er best posisjonert til å ta. Det er derfor myndigheter, teknologiselskaper og åpen kildekode-fellesskapet alle har en viktig rolle å spille. 

Migreringen kan ikke vente

– Hvilke systemer bør migrere til post-kvantekryptografi først, og hvor presserende er overgangen for blokkjeder, banker, betalingsnettverk, maskinvarelommebøker og kommunikasjonsplattformer?

– Jeg mener ikke at dette bør tilnærmes som en fossefallsprosess. Enhver bransje bør begynne å migrere nå hvis den ikke allerede har gjort det. Lommebokleverandører kan for eksempel ikke fullt ut aktivere nye signaturskjemaer før de underliggende blokkjedene støtter dem, noe som legger til enda et lag med kompleksitet. Samtidig utgjør "høst nå, dekrypter senere" en større risiko for banker og myndigheter fordi de fleste blokkjeder er gjennomsiktige av design.

Det haster stadig mer fordi vi raskt nærmer oss det punktet der tiden som kreves for å fullføre migreringen kan overstige tiden som gjenstår til Q-Day. Når det skjer, kan en betydelig mengde kapital forlate kryptoindustrien helt, mens noe av den kan strømme inn i post-kvante-blokkjeder som Quantus.