a16z｜Máy tính lượng tử và blockchain: Kết hợp giữa "tính cấp bách" và mối đe dọa thực tế

Chainfeeds Dẫn nhập:

Bài viết này làm rõ những hiểu lầm phổ biến về mối đe dọa từ lượng tử, bao gồm tác động đến thuật toán mã hóa, cơ chế chữ ký và bằng chứng không kiến thức (ZKP), đồng thời thảo luận ý nghĩa của chúng đối với hệ thống blockchain.

Nguồn bài viết:

a16z

Quan điểm:

a16z: Nguy cơ an ninh thực tế đầu tiên mà máy tính lượng tử mang lại không phải là “tấn công trong tương lai”, mà là tấn công Harvest Now, Decrypt Later (HNDL), tức là kẻ tấn công hiện tại lưu trữ các thông tin liên lạc đã mã hóa, chờ đến khi có năng lực tính toán lượng tử trong tương lai mới giải mã. Điều này có nghĩa là các thông tin liên lạc tuyệt mật (đặc biệt là ở cấp quốc gia) dù hiện tại không thể bị phá mã, nhưng trong tương lai vẫn có thể bị lộ. Do đó, đối với các hệ thống cần bảo mật trên 10-50 năm, cần triển khai các thuật toán mã hóa chống lượng tử mới ngay từ bây giờ. Tuy nhiên, mối đe dọa này không áp dụng cho hệ thống chữ ký số. Chữ ký số không có “nội dung riêng tư có thể bị giải mã ngược lại”, cũng không tồn tại vấn đề “việc xác minh trong quá khứ bị máy tính lượng tử lật đổ”. Ngay cả khi trong tương lai máy tính lượng tử có thể giả mạo chữ ký, thì cũng chỉ ảnh hưởng đến các giao dịch và ủy quyền trong tương lai, chứ không làm cho các chữ ký trong quá khứ mất hiệu lực hoặc tiết lộ thông tin ẩn. Theo logic này, các cơ chế chữ ký phổ biến nhất trên blockchain (ECDSA, EdDSA) dù cần nâng cấp trong tương lai, nhưng không cần phải chuyển đổi ngay lập tức. Ngoài ra, mô hình bảo mật của zkSNARKs còn khác biệt hơn so với mã hóa. Dù zkSNARKs hiện tại sử dụng đường cong elliptic, nhưng thuộc tính không kiến thức của nó vẫn an toàn trước tấn công lượng tử, vì trong bằng chứng không chứa dữ liệu cá nhân có thể bị thuật toán lượng tử phục hồi. Do đó, zkSNARKs cũng không tồn tại rủi ro bị lưu trữ chờ giải mã. Nói cách khác, các chuỗi bảo mật riêng tư cần gấp, chuỗi công khai thì không, chữ ký nâng cấp sau mã hóa, SNARK còn ít cấp bách hơn chữ ký — đây là thứ tự ưu tiên thực tế của mối đe dọa lượng tử trong thế giới blockchain. Mặc dù toàn bộ blockchain không cần chuyển đổi ngay sang chữ ký chống lượng tử, nhưng bitcoin là ngoại lệ. Nguyên nhân không phải vì mối đe dọa lượng tử cận kề, mà là do tốc độ quản trị chậm, cấu trúc giao dịch phức tạp do lịch sử để lại, và việc di chuyển chủ động phụ thuộc vào hành vi người dùng. Đầu tiên, tốc độ thay đổi protocol của bitcoin cực kỳ chậm, bất kỳ thay đổi nào liên quan đến đồng thuận hoặc logic bảo mật đều có thể gây tranh cãi, chia rẽ hoặc thậm chí hard fork. Thứ hai, việc nâng cấp bitcoin không thể tự động di chuyển toàn bộ tài sản, vì khóa ký được người dùng nắm giữ, protocol không thể ép buộc nâng cấp. Điều này có nghĩa là các ví đã mất hiệu lực, bị mất hoặc không ai quản lý (ước tính lên tới hàng triệu BTC) sẽ vĩnh viễn bị phơi bày trước tấn công lượng tử trong tương lai. Nghiêm trọng hơn, bitcoin giai đoạn đầu sử dụng P2PK (cấu trúc địa chỉ công khai trực tiếp), khóa công khai đã hiển thị trên chuỗi, và máy tính lượng tử có thể sử dụng thuật toán Shor để truy xuất trực tiếp khóa riêng từ khóa công khai đã thấy. Điều này khác với mô hình địa chỉ hiện đại (ẩn khóa công khai bằng hash), chỉ khi thực hiện giao dịch mới lộ khóa công khai, có thể cạnh tranh với kẻ tấn công trong khoảng thời gian ngắn. Do đó, việc di chuyển của bitcoin không chỉ là vấn đề kỹ thuật đơn giản, mà còn liên quan đến rủi ro pháp lý (mất mát vs chứng minh quyền sở hữu), hợp tác xã hội, thời gian thực hiện và chi phí lâu dài. Dù mối đe dọa lượng tử còn xa, nhưng bitcoin cần bắt đầu xây dựng lộ trình di chuyển không thể đảo ngược ngay từ bây giờ. Dù mối đe dọa lượng tử thực sự tồn tại, nhưng việc nâng cấp toàn diện vội vàng lại mang đến rủi ro thực tế lớn hơn. Hiện tại, nhiều thuật toán chống lượng tử có chi phí hiệu năng đáng kể, phức tạp khi triển khai, thậm chí từng bị thuật toán cổ điển phá vỡ (như Rainbow, SIKE). Ví dụ, các chữ ký hậu lượng tử chủ đạo hiện nay như ML-DSA, Falcon đều lớn hơn hàng chục, thậm chí hàng trăm lần so với chữ ký hiện tại, và dễ bị tấn công kênh bên, lỗi số thực hoặc sai tham số dẫn đến rò rỉ khóa. Do đó, blockchain không nên chuyển đổi một cách mù quáng, mà nên áp dụng chiến lược theo giai đoạn, đa tuyến, kiến trúc có thể thay thế: triển khai mã hóa hỗn hợp (post-quantum + classical) cho các thông tin liên lạc bảo mật dài hạn; sử dụng hệ thống chữ ký hash sớm cho các trường hợp không cần ký thường xuyên (firmware, cập nhật hệ thống); tầng chuỗi công khai giữ kế hoạch và nghiên cứu, đồng bộ với PKI của Internet và tiến hành thận trọng; áp dụng thiết kế trừu tượng tài khoản hoặc mô-đun hóa, để hệ thống chữ ký trong tương lai có thể nâng cấp mà không phá vỡ lịch sử danh tính và tài sản trên chuỗi. 【Nguyên văn bằng tiếng Anh】