Mối đe dọa lượng tử đến gần Bitcoin? Một bài viết để hiểu về an ninh mã hóa của nó, dòng thời gian tương lai và phòng thủ mã hóa hậu lượng tử.

Giá trị thị trường hàng trăm tỷ USD của Bitcoin được xây dựng trên nền tảng toán học. Giao dịch của nó được bảo vệ bởi công nghệ mã hóa mà các máy tính thông thường hiện tại không thể phá vỡ. Tuy nhiên, một mô hình tính toán mới - Tính toán lượng tử, tạo ra những thách thức độc đáo. Khi được quy mô hóa, nó có thể phá vỡ xương sống mã hóa của Bitcoin trong vài giờ, đe dọa tương lai của nó như "vàng kỹ thuật số". Rủi ro này không phải là ngay lập tức, nhưng những lợi ích và nguy cơ của nó rất lớn, không thể coi thường.

Cơ chế an toàn của Bitcoin hoạt động như thế nào

Bitcoin được bảo vệ bằng công nghệ mã hóa khóa công. Mỗi ví đều có một địa chỉ công cộng để nhận tiền và một khóa riêng để ký giao dịch. Liên kết giữa hai thứ này được thiết kế như một hàm một chiều: có thể tạo ra khóa công từ khóa riêng, nhưng việc thực hiện ngược lại là không thể. Bitcoin dựa vào chữ ký số để ủy quyền giao dịch. Nó chủ yếu sử dụng thuật toán ECDSA trên đường cong secp256k1, điều này cho phép ví chứng minh quyền sở hữu token mà không cần tiết lộ khóa riêng của mình. Đối với các loại địa chỉ phổ biến như P2PKH và P2WPKH, khóa công được ẩn đi trước khi bạn chi tiêu token. Điều này giảm thiểu thời gian mà nó bị lộ dưới sự tấn công tiềm tàng.

Tính toán lượng tử: Tại sao lại quan trọng đối với tiền mã hóa

Máy tính lượng tử là một loại máy mới sử dụng qubit lượng tử, có thể đại diện cho nhiều trạng thái cùng một lúc. Điều này cho phép chúng giải quyết một số vấn đề toán học nhanh hơn so với máy tính thông thường. Một trong những đột phá quan trọng nhất là Thuật toán Shor (Shor’s algorithm), mà cuối cùng có thể phá vỡ hệ thống mã hóa bảo vệ Bitcoin. Nó đe dọa mã hóa đường cong ellip (ECC), tức là nền tảng toán học đứng sau các chữ ký ECDSA và Schnorr của Bitcoin. Nghiên cứu hiện tại cho thấy, việc phá vỡ ECC của Bitcoin cần hàng ngàn qubit logic ổn định và hàng nghìn tỷ phép toán, điều này vượt xa khả năng của máy tính lượng tử hiện nay. Nhưng với sự phát triển công nghệ theo cấp số nhân, đây chỉ là vấn đề thời gian.

Mức độ đe dọa thực sự và rủi ro "thu hoạch trước, giải mã sau"

Những cỗ máy tiên tiến nhất ngày nay, như IBM với 1,121 qubit lượng tử Condor và Atom Computing với bộ xử lý qubit lượng tử 1,200+, thật ấn tượng, nhưng đây là qubit lượng tử vật lý, thường đầy tiếng ồn và dễ bị lỗi. Để bẻ khóa sự an toàn của Bitcoin, bạn cần hàng triệu qubit lượng tử vật lý để hỗ trợ hàng ngàn qubit lượng tử logic cần thiết cho các cuộc tấn công mã hóa. Ước tính cho thấy, để giả mạo chữ ký Bitcoin trong 24 giờ, khoảng 13 triệu qubit lượng tử vật lý là cần thiết, điều này vượt xa khả năng hiện tại.

Tuy nhiên, còn một loại rủi ro khác, được gọi là "thu hoạch trước, giải mã sau" (harvest now, decrypt later). Tin tặc có thể lưu trữ dữ liệu giao dịch hôm nay, sau đó đợi đến khi có máy tính lượng tử mạnh mẽ để giải mã chúng. Đó là lý do tại sao các cơ quan quốc gia đã kêu gọi các tổ chức chuẩn bị sẵn sàng.

Khi nào sẽ trở thành một vấn đề?

Cải tiến hệ thống toàn cầu cần thời gian, vì vậy chính phủ và các nhà nghiên cứu đang hành động trước.

• Vào năm 2024, tiêu chuẩn mã hóa hậu lượng tử (PQC) mới sẽ được xác định cuối cùng để phòng thủ trước những mối đe dọa trong tương lai.
• Lộ trình của Vương quốc Anh dự đoán rằng máy tính lượng tử có thể bắt đầu tạo ra rủi ro nghiêm trọng vào khoảng 2028 đến 2031 và hoàn toàn chuyển sang hệ thống an toàn lượng tử trước năm 2035.

Dòng thời gian đơn giản:

• Năm 2025: đạt 1,000+ qubit vật lý
• Năm 2028-2031: Bắt đầu di chuyển sớm
• Năm 2035: Áp dụng hoàn toàn mã hóa an toàn lượng tử

Xây dựng hệ thống phòng thủ hậu lượng tử

Cộng đồng an toàn không ngừng phát triển. Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) đang phối hợp một sáng kiến toàn cầu nhằm thiết lập tiêu chuẩn mã hóa hậu lượng tử (PQC). Các thuật toán này được thiết kế để chống lại các cuộc tấn công lượng tử, đồng thời giữ được tính thực tiễn trong thế giới thực.

Trong khi đó, các nhà phát triển blockchain đang khám phá các chiến lược tích cực, chẳng hạn như:

• Nâng cấp địa chỉ ví thành định dạng chống tính toán lượng tử
• Thực hiện mã hóa hỗn hợp hoặc phân lớp, kết hợp các phương pháp an toàn cổ điển và lượng tử.
• Cung cấp cho người dùng lộ trình để di chuyển tài sản sang ví an toàn lượng tử, để chuẩn bị trước khi rủi ro xuất hiện.

Các biện pháp này nhằm cung cấp sự bảo vệ trong tương lai cho Bitcoin và các loại coin mã hóa khác, đảm bảo rằng ngay cả khi khả năng lượng tử đến sớm hơn dự kiến, có thể thực hiện chuyển tiếp một cách suôn sẻ.

Nhà đầu tư hiện có thể làm gì

• Giữ thông tin thông suốt: Theo dõi cập nhật mã hóa hậu lượng tử và chú ý đến thời điểm ví và nền tảng giao dịch bắt đầu hỗ trợ lộ trình di chuyển an toàn lượng tử.
• Nắm giữ phân tán: Tránh việc đầu tư tất cả vốn vào một loại mã hóa duy nhất để giảm thiểu rủi ro do những biến đổi công nghệ bất ngờ.
• Sử dụng thực hành hiện đại: Chọn các loại địa chỉ như P2WPKH và tránh việc sử dụng lại địa chỉ để hạn chế việc lộ khóa công.

Kết luận

Máy tính lượng tử hiện tại vẫn chưa đủ khả năng để phá vỡ tính bảo mật của Bitcoin, nhưng sự phát triển của nó đang được tăng tốc. Chính phủ và các nhà nghiên cứu đang chuẩn bị trước, và Bitcoin có tính linh hoạt, miễn là cộng đồng hợp tác chặt chẽ, có thể thực hiện nâng cấp. Đây không phải là một cuộc khủng hoảng bùng phát trong một đêm, mà là một thách thức lâu dài sẽ diễn ra trong thập kỷ tới. Thông qua việc lập kế hoạch trước, Bitcoin và các hệ thống khác có thể chuyển tiếp một cách suôn sẻ sang mã hóa an toàn lượng tử.