Pavlo Kot

BTC 量子日:量子计算机攻破比特币会发生什么?

BTC 量子日:量子计算机攻破比特币会发生什么?
比特币面临潜在量子计算威胁

超过 600 万 BTC 的公钥已经暴露,因此这些代币可能容易受到攻击。理论上,足够强大的量子计算机能够推导出对应的私钥,使数千亿美元资产面临风险。如果这种技术在网络完成向抗量子密码学的过渡之前出现,Bitcoin 会发生什么?

本文翻译自原文。点击此处阅读由我们的通讯员撰写的原文.

这并不是指 区块链 突然停止生成区块,或有人破解 SHA-256 加密哈希函数。在这种情况下,主要威胁涉及数字签名。

如今,只有私钥持有者才能有效签署 BTC 交易,而网络会使用公钥验证签名。理论上,Shor 算法可让足够强大的量子计算机从对应的公钥推导出私钥,使攻击者能够花费他人的代币。

因此,即使“世纪攻击”开始,Bitcoin 仍可能继续运行。

矿工会继续生成区块,节点也会继续验证交易,但数字签名将无法再可靠地证明某些代币的所有权。届时,问题将远不止影响个人钱包:Bitcoin 已被纳入 ETF、企业储备和其他传统金融产品。

Bitcoin 会如何遭到黑客攻击?

如今,使用传统计算机猜出私钥在实践中几乎不可能。这种计算难度构成了 ECDSA 和 Schnorr 的安全基础;这两种数字签名方案均用于 Bitcoin ,并且都基于 secp256k1 椭圆曲线密码学。

量子计算机改变了这一局面。Shor 算法能够以快得多的速度解决这种密码学所依赖的数学问题。如果量子计算机的能力足够强,攻击者只需获取公钥、推导出对应的私钥,并签署一笔将他人 BTC 转出的交易。

在网络看来,这笔交易会是有效的。区块链并不知道最初是谁控制了该密钥;它只会验证数学签名。

因此,在量子攻击成功后,现行协议将无法区分合法所有者和攻击者。

不过,并非所有钱包都同样容易受到攻击。据 Glassnode 数据,截至 2026 年 5 月,约有 604 万 BTC(占已发行供应量的 30.2%)的公钥已永久暴露。BIP-361 提案给出的估算更高,超过 34%;但由于统计方法不同,这些数字不应直接比较。

较易受攻击的尤其包括较早的 P2PK 输出(即记录可花费余额的条目),以及 Taproot P2TR 输出,其公钥可直接从输出结构中获取。与曾在先前交易中暴露公钥的地址相关联的代币也面临风险。

这类 钱包 可能被提前攻击,而无需赶在广播 交易 到交易确认之间的几分钟内采取行动。对于公钥仍由哈希隐藏的输出,只有在代币被花费时,攻击窗口才会开启。交易一经发布,攻击者就必须在原交易确认前推导出私钥并创建一笔竞争交易。

开发者将这些情形称为长期暴露和短期暴露。前一种情形中,公钥早已为人所知,攻击者有充足的时间;后一种情形中,有限的时间窗口会大幅提高所需的计算能力。

最早期的代币还带来了另一个问题。被归于中本聪的 BTC 中,有相当一部分存放在公钥已暴露的早期输出中。

如果这些代币在具备密码学实用性的量子计算机出现后,时隔数十年首次开始转移,市场将无法立即判断究竟是合法所有者归来,还是有人推导出了私钥。

最初几个小时:从钱包到华尔街

区块链本身仍可能继续生成区块。危机并非始于网络停摆,而是始于人们不再确信数字签名确实属于某位特定用户。

大型交易平台最先采取的措施之一,很可能是限制 Bitcoin 交易。交易所 和托管机构需要确定哪些输出已经遭到破坏、储备资产能否安全转移,以及广播交易是否会使代币面临额外风险。

与此同时,持有者会开始将资金从易受攻击的地址迁出。如果数百万用户同时尝试转移 BTC,内存池可能会严重拥堵,导致交易手续费大幅上涨。

如果量子计算机足够强大,其中一些转账本身也会在公钥暴露后立即形成一个短暂的攻击窗口。

对 Bitcoin 所有权的信心一旦丧失,持有该资产、代表投资者管理资金的金融产品也会迅速受到影响。美国现货 Bitcoin ETF 持有约 150 万 BTC。从法律上说,这些基金的份额不会消失,但其运营依赖托管机构安全地存储和转移底层资产。

量子攻击可能扰乱 ETF 份额的申购与赎回。如果托管机构无法安全调拨储备资产,或无法保证对其拥有控制权,那么连接比特币价值与 ETF 价格的套利机制可能会失灵。

在确认资产安全之前,基金很可能不得不限制运营。

上市公司也会面临类似问题。Strategy 持有超过 848,000 BTC,这意味着价格大幅下跌或部分储备遭到攻破,影响的不只是其资产负债表。

其普通股、优先证券、债务工具,以及投资者借以间接获得比特币敞口的其他金融产品,也将承压。

衍生品也会继续存在。数字签名的可信度崩溃,并不会让 CME 期货合约凭空消失。不过,如果不同交易平台开始限制 BTC 交易,标的资产参考价格的可靠性将受到冲击。

挖矿也未必会停止。能够攻击数字签名的量子计算机,并不会因此获得针对 SHA-256 的同等优势。但如果比特币价格暴跌,部分矿机将变得无利可图,算力会下降,挖矿经济性也将给网络安全带来压力。

挽救比特币,意味着决定旧币的命运

应对此类情景的工具已经存在。NIST 专家已对后量子数字签名方案进行标准化,比特币开发者也在讨论如何为协议升级、过渡到新的密码技术做好准备。

例如,BIP-360 提出了一项过渡方案:新增一种 P2MR 输出类型,移除容易遭受量子攻击的 Taproot 密钥路径。这将支持创建能够抵御长期暴露攻击的输出,并为可能引入后量子签名做好基础设施准备。不过,仅凭这一方案,无法防范交易广播后私钥被迅速破解的风险。

此外,仅仅引入新的输出格式还不够。数百万枚现有比特币仍留在旧格式的输出中,而最具争议的问题正由此浮现。

BIP-361 草案提出了分两阶段迁移的方案。激活约三年后,旧格式输出中的资金将只能转入后量子输出。再过两年后,花费仍受 ECDSA 和 Schnorr 保护的币将受到严格得多的限制。

对于部分钱包,作者提出了特殊的恢复机制,使合法持有人无需依赖现有的易受攻击签名,也能证明所有权。

这种做法可以保护网络免受攻击者侵害,却会带来另一个问题。如果持有人未能及时迁移、丢失了备份信息,或使用的旧钱包不支持恢复机制,其 BTC 可能会根据协议自身规则而实际上被冻结。

另一种选择则更为激进:维持现有规则不变,任由最先获得足够强大量子计算机的人窃取易受攻击的币。对于丢失的比特币或中本聪早期输出,网络没有自动机制可以判断谁才是合法所有者,谁又是在数十年后推导出密钥的人。

开发者正在积极讨论这一抉择。一些人主张尽早引入抗量子功能,同时避免强制冻结。另一些人则支持设定严格的迁移期限,认为一旦真正具备实用能力的量子计算机出现,就来不及有序升级了。

目前也有人在探索更复杂的恢复方案。

2026 年,Project Eleven 展示了一款原型系统,利用零知识证明,在不依赖旧钱包现有签名方案的情况下验证钱包所有权。不过,这种方案仍处于实验阶段,也无法解决所有早期地址的问题,尤其是那些在现代助记词和标准化备份恢复方式出现之前创建的地址。

因此,量子计算机未必会迫使比特币停摆。更危险的情景是:区块仍在持续生成,但现有数字签名已无法保证花费币的人就是其合法所有者。

如果及早启动向后量子密码技术的过渡,网络就有时间逐步迁移。如果首次重大盗币事件发生在过渡之前,技术问题将立即演变为金融和政治问题:比特币不仅要决定如何保护新的交易,还必须决定谁有权拥有数百万枚旧 BTC。

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