Google cảnh báo rằng mã hóa Bitcoin có thể bị phá vỡ với ít tài nguyên lượng tử hơn dự kiến

Khi điện toán lượng tử tiến bộ, chi phí để tấn công Bitcoin có thể giảm mạnh một cách nhanh chóng.

Trong một phân tích mới, Google cảnh báo rằng các tài sản crypto như Bitcoin và Ethereum có thể dễ bị tấn công lượng tử sớm hơn nhiều so với ước tính trước đây.

Nghiên cứu cho thấy các máy lượng tử chạy thuật toán Shor có thể giải quyết Bài toán Logarit Rời rạc Elliptic Curve 256-bit (ECDLP) bảo vệ hầu hết các blockchain với ít qubit và cổng hơn.

Các nhà nghiên cứu Google ước tính rằng 1.200–1.450 qubit logic và 70–90 triệu cổng lượng tử có thể bẻ khóa mã hóa 256-bit của Bitcoin trong vài phút, có thể thực thi trên ít hơn 500.000 qubit vật lý trong vài phút.

Những phát hiện này cho thấy các cuộc tấn công lượng tử có thể khả thi sớm hơn nhiều so với các ước tính trước đó.

Ví Bitcoin có nguy cơ

Các mối đe dọa lượng tử trong tương lai đối với Bitcoin phụ thuộc vào việc phần cứng nào được mở rộng trước, theo Google. Các hệ thống nhanh có thể cho phép tấn công gần như tức thời trong các giao dịch, trong khi các hệ thống chậm hơn ban đầu sẽ nhắm vào các khoản tiền được lưu trữ.

Như đã nêu trong bài báo, các lỗ hổng then chốt bao gồm địa chỉ bị tái sử dụng, các loại ví cũ hơn và việc lộ khóa công khai trong giao dịch, với hàng triệu BTC đã có nguy cơ.

Các cuộc tấn công “On-spend”, trong đó một giao dịch bị chặn và khai thác trước khi được xác nhận, có thể khả thi trong khoảng cửa sổ block khoảng 10 phút của Bitcoin. Điều này thách thức giả định lâu đời rằng phí giao dịch và tốc độ mạng sẽ cung cấp đủ biện pháp bảo vệ chống lại các đối thủ lượng tử.

Các khoản “ngủ yên” hàng tỷ có nguy cơ

Ngoài các giao dịch đang diễn ra, mục tiêu tức thời lớn nhất có thể là các khoản nắm giữ không hoạt động.

Theo các nhà nghiên cứu, khoảng 1,7 triệu Bitcoin, trị giá hàng chục tỷ đô la, vẫn bị khóa trong các định dạng ví ban đầu được gọi là P2PK, nhiều trong số đó được cho là không thể truy cập do bị mất khóa.

Các tài sản này không thể được nâng cấp lên các tiêu chuẩn chống chịu lượng tử và cuối cùng có thể được mở khóa bởi bất kỳ ai là người đầu tiên có quyền truy cập vào một máy tính lượng tử có liên quan về mặt mật mã, hay CRQC.

Điều đó tạo ra cái mà các nhà phân tích mô tả là “một quỹ giải thưởng cố định” cho các kẻ tấn công trong tương lai, trải dài từ các tác nhân nhà nước đến các công ty tư nhân, và việc thực thi có thể sẽ khó khăn trong một hệ thống phi tập trung và mang tính toàn cầu.

Đào Bitcoin an toàn, nhưng không hoàn toàn

Mặc dù các máy tính lượng tử có thể đe dọa mật mã của Bitcoin, Google ghi nhận rằng bản thân hoạt động khai thác không phải là rủi ro ngay lập tức. Các bước tăng tốc lượng tử từ thuật toán Grover bị giới hạn, và các thợ đào ASIC thông thường vẫn chiếm ưu thế về hiệu suất.

Tuy nhiên, các cuộc tấn công bất ngờ có thể làm gián đoạn kinh tế của mạng. Một cuộc tấn công lượng tử thành công có thể làm giảm giá trị Bitcoin, giảm động lực cho người khai thác và làm tổn hại hiệu năng lẫn bảo mật của mạng.

Nâng cấp Taproot cải thiện quyền riêng tư nhưng khiến Bitcoin dễ bị tấn công lượng tử

Google cảnh báo rằng các script mật mã của Bitcoin có thể bị nhắm đến bởi các cuộc tấn công lượng tử.

Tiền được kiểm soát thông qua UTXO, khóa công khai và chữ ký số, khiến việc lộ ra trong lúc chi tiêu trở thành một lỗ hổng nghiêm trọng.

Các địa chỉ Taproot và địa chỉ “Early” đặc biệt dễ bị phơi lộ, trong khi các địa chỉ chuẩn vẫn giữ được một mức bảo vệ nào đó cho đến khi chúng được sử dụng.

Báo cáo ghi nhận rằng Taproot là sự đánh đổi giữa tính năng và độ an toàn trước lượng tử, đồng thời giới thiệu P2MR như một kiểu script trong tương lai nhằm giữ lợi ích của Taproot trong khi giảm rủi ro lượng tử.

37 triệu ETH có nguy cơ

Điện toán lượng tử có thể tác động mạnh hơn tới Ethereum so với Bitcoin, theo Google.

Các smart contract không có mật mã hậu lượng tử, khiến mã khi “đang lưu trữ” dễ bị tổn thương, trong khi các chữ ký BLS trong Proof-of-Stake tạo ra rủi ro mang tính hệ thống nếu một số lượng đủ lớn các validator bị xâm phạm.

Các mạng layer 2 của Ethereum cũng dựa vào các cam kết KZG dễ bị tổn thương trước lượng tử, điều này có thể cho phép cài đặt cửa hậu vĩnh viễn.

Giảm thiểu hiệu quả đòi hỏi phối hợp quy mô lớn, nâng cấp hợp đồng thủ công, xoay vòng khóa nhanh hơn và chuyển đổi sang mật mã hậu lượng tử trên toàn bộ hệ sinh thái.

Vượt xa Bitcoin và Ethereum

Các lỗ hổng lượng tử mở rộng xa hơn nhiều so với Bitcoin và Ethereum, tác động tới các nhánh (fork), sidechain, coin bảo mật (privacy coins) và stablecoins, Google nhấn mạnh.

Nhiều chuỗi vẫn dựa vào mật mã dựa trên ECDLP, để lại các quỹ và quyền riêng tư ở trạng thái phơi lộ, trong khi các cầu nối multi-signature và khóa quản trị tạo thêm các rủi ro.

Ngay cả các blockchain bảo toàn quyền riêng tư như Zcash hoặc Mimblewimble cũng có thể đối mặt với các cuộc tấn công “hồi tố”, cho phép lộ dữ liệu giao dịch trong quá khứ hoặc các khai thác lạm phát.

Chuyển đổi đầy đủ sang mật mã hậu lượng tử (PQC) là khả thi

Các nền tảng blockchain ngày càng lưu trữ các tài sản thế giới thực được mã hóa token, bao gồm trái phiếu và bất động sản. Với các dự phóng thị trường vượt quá $16 trillion vào năm 2030, các chuyên gia cảnh báo rằng các mối đe dọa từ điện toán lượng tử có thể trở thành một rủi ro mang tính hệ thống đối với toàn bộ hệ thống tài chính.

Mặc dù các biện pháp giảm thiểu ngắn hạn, như xoay vòng khóa và cập nhật giao thức, có thể giảm mức độ phơi lộ, Google ghi nhận rằng chỉ việc di chuyển sang PQC mới mang lại bảo mật bền vững trước các mối đe dọa lượng tử đột ngột.

Có thể thực hiện chuyển đổi hoàn toàn sang mật mã hậu lượng tử, nhưng chỉ khi công việc bắt đầu ngay từ bây giờ, các nhà nghiên cứu Google nhấn mạnh.

Các cách tiếp cận mật mã mới, bao gồm các hệ thống dựa trên lattice và hash, đã và đang được thử nghiệm cũng như triển khai trên một số mạng nhất định.

Một số dự án, như QRL và Abelian, được xây dựng ngay từ đầu để chống chịu lượng tử, trong khi những dự án khác, như Algorand, Solana và XRP Ledger, đang thử nghiệm các tích hợp “an toàn trước lượng tử”. Quỹ Ethereum (Ethereum Foundation) cũng đã tăng cường nỗ lực nâng cấp cơ sở hạ tầng cốt lõi để bảo mật hậu lượng tử.

Google kêu gọi cộng đồng crypto chuẩn bị sớm cho các cuộc tấn công lượng tử, áp dụng PQC, khắc phục các lỗ hổng ngắn hạn và chia sẻ thông tin một cách có trách nhiệm để bảo vệ cả quỹ lẫn niềm tin công chúng.

                    **Công bố:** Bài viết này đã được chỉnh sửa bởi Vivian Nguyen. Để biết thêm thông tin về cách chúng tôi tạo và rà soát nội dung, hãy xem Chính sách Biên tập của chúng tôi.