Các nhà nghiên cứu của Google vừa công bố báo cáo về việc phá vỡ các hệ thống mật mã nền tảng của Bitcoin và hầu hết tiền điện tử sẽ cần ít tài nguyên lượng tử hơn so với tính toán trước đây. Điều này đồng nghĩa rủi ro về tác động của điện toán lượng tử sẽ đến sớm hơn, buộc việc chuyển đổi sang các tiêu chuẩn bảo mật hậu lượng tử cần diễn ra nhanh hơn.
"Chúng tôi muốn nâng cao nhận thức về vấn đề này và đang cung cấp cho cộng đồng các khuyến nghị để nâng cao bảo mật trước khi rủi ro ập đến", trích báo cáo của Google Quantum AI, công bố hôm 30.3.
Cách điện toán lượng tử 'bẻ khóa' Bitcoin
Bitcoin dùng thuật toán chữ ký số mật mã đường cong Elliptic (ECDSA - Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) để thiết kế Private Key (khóa riêng tư) và Public Key (khóa công khai). Tiền đề bảo mật của ECDSA nằm ở bài toán nổi tiếng Logarit Rời Rạc Đường Cong Elliptic. Theo đó, từ khóa công khai, không thể tìm được khóa riêng tư. Do đó, việc làm giả chữ ký hoặc cố gắng bẻ khóa để truy cập vào ví Bitcoin gần như không thể. Tuy nhiên, hai thuật toán lượng tử là Shor và Grover lại có khả năng làm suy yếu sức mạnh của cơ chế bảo mật này.
Đồng xu biểu tượng Bitcoin
ẢNH: KHƯƠNG NHA
Việc điện toán lượng tử đe dọa Bitcoin không phải mới. Trước đây, để làm được điều này cần rất nhiều thời gian và sức mạnh tính toán. Tuy nhiên, nghiên cứu mới của Google cho thấy, các triển khai tối ưu hóa thuật toán Shor có thể sử dụng ít hơn 1.200 qubit logic và hàng chục triệu phép toán cổng lượng tử. Trong một cấu hình khác, nhóm nghiên cứu báo cáo rằng một phép tính tương tự có thể đạt được với số lượng qubit nhiều hơn một chút nhưng số phép toán cổng ít hơn.
Các nhà nghiên cứu báo cáo rằng những cải tiến này giúp giảm đáng kể tổng tài nguyên tính toán cần thiết so với trước đây. Ước tính các phép tính như vậy có thể chạy trên ít hơn 500.000 qubit vật lý theo các giả định tiêu chuẩn về sửa lỗi và hiệu năng phần cứng. Điều này có thể cho phép cuộc tấn công được hoàn thành trong vài phút trên một hệ thống lượng tử đủ tiên tiến.
Cảnh báo của Google tác động thế nào đến Bitcoin và tiền mã hóa?
Báo cáo của Google gây chấn động ngành công nghiệp tiền mã hóa. Theo CoinDesk, giá Bitcoin đã có nhịp sập mạnh từ 68.000 USD xuống 66.000 USD sau khi thông tin được công bố. Nhưng sau đó, cộng đồng được trấn an rằng đây chỉ là tính toán dựa trên nghiên cứu, những cỗ máy như vậy vẫn chưa tồn tại.
Tuy nhiên, Google đã chỉ ra hạn chót đến năm 2029 các nhà phát triển Bitcoin phải chuyển đổi dịch vụ xác thực sang mật mã hậu lượng tử. Ethereum đã dành 8 năm để chuẩn bị lộ trình chi tiết, đa nhánh cho bảo mật hậu lượng tử. Các nhà phát triển đang vận hành các mạng thử nghiệm hằng tuần. Trong khi Bitcoin không có kế hoạch phối hợp, cấu trúc tài chính hoặc mốc thời gian đã được thống nhất cho một quá trình chuyển đổi tương tự.
Các nhà nghiên cứu mô tả một số mô hình tấn công tiềm năng, nhắm vào giao dịch đang diễn ra. Kẻ gian lấy được khóa riêng đủ nhanh để chuyển hướng tiền trước khi giao dịch được xác nhận. Ngược lại, các cuộc tấn công "ở trạng thái nghỉ" nhắm vào các ví có khóa công khai bị lộ, đặc biệt là những ví sử dụng lại địa chỉ hoặc không hoạt động trong thời gian dài.
Theo các nhà nghiên cứu, kiến trúc điện toán lượng tử tốc độ cao như hệ thống siêu dẫn hoặc quang tử có thể cho phép thực hiện cuộc tấn công trong thời gian xác nhận chuỗi khối thông thường. Các kiến trúc chậm hơn, bao gồm bẫy ion và hệ thống nguyên tử trung tính, có thể cho phép thực hiện các cuộc tấn công khi dữ liệu ở trạng thái nghỉ, nơi kẻ gian có nhiều thời gian hơn để trích xuất khóa.
Bản báo cáo cũng nêu rõ những rủi ro rộng hơn trên các hệ thống blockchain hiện đại. Các tính năng như hợp đồng thông minh, cơ chế đồng thuận bằng chứng cổ phần và cơ chế đảm bảo tính khả dụng của dữ liệu mở rộng phạm vi tấn công vượt ra ngoài việc chỉ đơn giản là ký kết giao dịch. Một số thành phần của hệ thống blockchain vẫn có khả năng chống lại các cuộc tấn công lượng tử. Ví dụ, họ báo cáo rằng cơ chế bằng chứng công việc của Bitcoin không dễ bị tổn thương trực tiếp bởi cùng loại thuật toán lượng tử đe dọa chữ ký số.
