رایانه کوانتومی چگونه بر بلاکچین تأثیر می گذارد؟

وبلاگ 1NewsD DevelopersEnterpriseBlockchain ExplainedEvent ها و کنفرانس ها Pressخبرنامه ها

مشترک شدن در خبرنامه ما.

آدرس ایمیل

ما به حریم خصوصی شما احترام می گذاریم

صفحه اصلی وبلاگ توسعه Blockchain

چگونه رایانه کوانتومی بر بلاکچین تأثیر می گذارد?

بینش در مورد محاسبات کوانتومی ، خطر احتمالی آن برای Ethereum و تلاش هایی که برای استاندارد سازی الگوریتم های رمزنگاری کلید عمومی مقاوم در برابر کوانتوم انجام شده است. توسط Amira Bouguera 3 دسامبر 2019 ارسال شده در 3 دسامبر 2019

قهرمان برتری کوانتومی

ما در حال کشف یک واقعیت جدید هستیم. چیزهایی که زمانی غیرقابل تصور بودند در حال تبدیل شدن به واقعی و جزئی از دنیای ما هستند. دستیابی به برتری کوانتومی یکی از موفقیت های بزرگ در تاریخ است. اما ، چه تاثیری بر Ethereum خواهد گذاشت؟ امیرا بوگوئرا رمزنگار و محقق بلاکچین در مقاله زیر توضیح می دهد.

یک یخچال کوانتومی کیوبیت ها را در دمای بسیار پایین مورد نیاز محاسبات نگه می دارد منبع: مایکروسافتیک یخچال کوانتومی کیوبیت ها را در دمای بسیار پایین مورد نیاز محاسبات نگه می دارد منبع: مایکروسافت

“علم جسورانه ترین متافیزیک عصر ما را ارائه می دهد. این یک سازه کاملاً انسانی است که توسط این ایمان هدایت می شود که اگر ما در خواب ببینیم ، برای کشف ، توضیح و رویا فشار بیاوریم ، جهان به گونه ای روشن تر می شود و ما غریب بودن جهان را درک خواهیم کرد.

TL ؛ DR:

  • محاسبات کوانتومی توانایی شبیه سازی فیزیک کوانتوم در رایانه را دارد.
  • محققان گوگل ادعا کردند که به برتری کوانتوم رسیده اند.
  • با این حال ، سالهای زیادی در پیش است تا Ethereum تهدیدی برای امضاهای رمزنگاری کنونی تجربه کند.
  • طرح ECDSA برای امضای معاملات در معرض تهدید است ، اما در هنگام به روزرسانی Ethereum 2.0 Serenity جایگزین خواهد شد.
  • توسعه دهندگان در حال آزمایش گزینه های مختلف مقاوم در برابر کوانتوم مانند XMSS ، امضای نردبان هش و SPHINCS برای جایگزینی ECDSA هستند. 
  • هیچ کس نمی داند که چه موقع قدرت کوانتومی وارد می شود ، اما وقتی این حمله اتفاق می افتد ، اتریوم آماده می شود.

سفر ما به محاسبات کوانتومی از سال 1981 آغاز می شود که فاینمن ، برنده درخشان جایزه نوبل ، س followingال زیر را در یک کنفرانس MIT در مورد فیزیک و محاسبات مطرح کرد:

“آیا می توانیم فیزیک را از طریق کامپیوتر شبیه سازی کنیم؟”

در آن زمان ، هیچ کس فکر نمی کرد که این امکان وجود داشته باشد. این به تعریف فیزیک و محدودیت رایانه های کلاسیک برمی گردد. فیزیک مطالعه انرژی ، ماده و تعامل بین آنها است. دنیای ما و واقعیت به خودی خود ماهیتی کوانتومی دارد. الکترون ها همزمان در چندین حالت وجود دارند و ما نمی توانیم آن را به درستی با رایانه های کلاسیک مدل کنیم. محاسبه هر احتمال برای آنها بسیار زیاد است ، به عنوان مثال:

مولکولی با 10 الکترون = 1000 حالت ممکن

مولکولی با 20 الکترون = بیش از 1 میلیون حالت ممکن


سخنرانی فاینمن و کاغذ همراه در سال 1982 اولین کاری است که به صراحت در مورد ساخت ماشینی صحبت می کند که با اصول مکانیکی کوانتوم کار کند. او در مورد ایده شبیه ساز جهانی کوانتوم بحث کرد ، به عنوان مثال ، ماشینی که از اثرات کوانتومی برای کشف سایر اثرات کوانتومی و اجرای شبیه سازی استفاده می کند.

فن آوری غول ها در حال ساخت اولین کامپیوتر کوانتومی هستند, دستگاهی با میلیون ها برابر قدرت پردازش بیشتر از تمام رایانه های فعلی روی زمین با هم. اخیراً ، در مقاله ای که در مجله علمی منتشر شده است, طبیعت, گوگل اعلام کرد که فهمیده است که زمانی غیرممکن تصور می شد: دستیابی به برتری کوانتومی. 

برتری کوانتومی چیست?

برای توضیح برتری کوانتومی ، توصیف نحوه کار رایانه های کوانتومی ارزش دارد. 

در یک کامپیوتر کوانتومی ، بیت های کوانتومی (کیوبیت) داریم که می توانند بطور همزمان در حالت 0 یا 1 یا هر دو باشند ، در حالی که کامپیوترهای کلاسیک توسط بیت هایی نشان داده می شوند ، که می توانند در حالت 0 یا 1 باشند.

Qubits می تواند هر چیزی باشد که رفتار کوانتومی را نشان دهد: یک الکترون ، یک اتم یا یک مولکول. 

تفاوت بین بیت و کیوبیتتفاوت بین بیت و کیوبیت

دو جنبه اصلی مکانیک کوانتوم عبارتند از: برهم نهی و در هم تنیدگی. این دو مفهوم راز ابرقدرت کامپیوتر کوانتومی است.

سوپرپوزیشن یک پدیده خارق العاده در فیزیک کوانتوم است که کامپیوترهای کوانتومی از آن استفاده می کنند. این اجازه می دهد تا یک ذره در یک حالت در دو حالت جداگانه وجود داشته باشد ، در نتیجه پیوند با یک تصادف زیر اتمی واقعه ای که ممکن است اتفاق بیفتد یا نباشد. 

آزمایش گربه شرودینگرآزمایش گربه شرودینگر

یک گربه ، با یک پیشخوان گیگر ، و کمی سم در یک جعبه در بسته. مکانیک کوانتوم می گوید که گربه پس از مدتی هم زنده است و هم مرده است. “                        

آیا گربه می تواند همزمان مرده و زنده باشد? 

آزمایش گربه شرودینگر: احتمال نتیجهآزمایش گربه شرودینگر: احتمال نتیجه

ما نمی دانیم که گربه مرده است یا زنده تا زمانی که نگاه نکنیم ، یا وقتی مرده است یا مرده است یا زنده است ، اما اگر همان آزمایش را با گربه های کافی تکرار کنیم ، می بینیم که نیمی از زمان ، گربه زنده می ماند و نیمی از زمان مرگ او.

چه موقع یک سیستم کوانتومی به عنوان یک برهم نهی از حالت ها دیگر متوقف می شود و به یک یا دیگری تبدیل می شود?

در فیزیک کوانتوم ، در هم تنیدگی ذرات رابطه ای بین خصوصیات اساسی آنها را توصیف می کند که اتفاقاً اتفاقی نمی افتد این می تواند به حالتهایی مانند حرکت ، موقعیت یا قطبش اشاره داشته باشد.

آزمایش شرودینگر: گربه درهم پیچیدهآزمایش شرودینگر: گربه درهم پیچیده

دانستن چیزی در مورد یکی از این خصوصیات برای یک ذره به شما می گوید چیزی در مورد همان ویژگی برای ذره دیگر. این بدان معنی است که شخصی که جعبه را در تجربه قبلی باز کرده است ، این است گره خورده یا پیوند خورده است با گربه و اینکه “مشاهده وضعیت گربه” و “حالت گربه” با یکدیگر مطابقت دارند.

وضعیت رایانه های کوانتومی امروز

امروزه ، استفاده از اصطلاح “رایانه های کوانتومی” دیگر محدود به مجلات علمی و کنفرانس های فیزیک نیست. بسیاری از بازیکنان درگیر این هستند که چه کسی می تواند اولین کامپیوتر کوانتومی قدرتمند را بسازد. اینها شامل نهادهای تجاری مانند Google ، Rigetti ، IBM ، Intel ، D-Wave ، IonQ و Microsoft است. علاوه بر این, در حال حاضر تمام کشورهای بزرگ ملی در حال حاضر میلیاردها دلار صرف توسعه و تحقیقات رایانه های کوانتومی می کنند.

منبع: Statistaمنبع: استاتیستا

مسابقه برتری کوانتومی 

برتری کوانتومی مفهوم این است که یک کامپیوتر کوانتومی کاری را انجام می دهد که کامپیوترهای کلاسیک به راحتی نمی توانند آن را انجام دهند. در این نمونه ، گزارش گوگل ادعا کرد که قادر به انجام کاری (تولید تعداد اعداد تصادفی خاص) در QC خود در مدت زمان 200 ثانیه (3 دقیقه 20 ثانیه) در مقابل آنچه 10000 سال برای یک ابر رایانه طول می کشد ، است.. 

گوگل برای دستیابی به برتری کوانتومی از Sycamore ، پردازنده کوانتومی 53 qubit جدید خود استفاده کرده است. هدف از این سیستم ابررسانایی مبتنی بر دروازه ، ایجاد بستر آزمایشی برای تحقیق در مورد میزان خطای سیستم و مقیاس پذیری میزان آنها است. فناوری qubit, و همچنین برنامه های کاربردی در کوانتوم شبیه سازی, بهينه سازي, و فراگیری ماشین.

تراشه Sycamoreتراشه Sycamore (منبع)

اگرچه دستاورد گوگل گامی عظیم در جهت پیشرفت رایانه های کوانتومی بود ، اما پیش از آنکه یک رایانه کوانتومی تجاری که از نظر تجاری قابل استفاده است و می تواند برای حل مشکلات دنیای واقعی استفاده شود ، نقاط عطف مهمی در پیش است..

آیا محاسبات کوانتومی تهدیدی برای امنیت سایبری است?

محاسبات کوانتومی یک قدرت آزاد شده با دو طرف است. از یک طرف ، این پیشرفت چشمگیری در زمینه هایی مانند علم ، پیشرفت های پزشکی نجات دهنده زندگی و استراتژی های مالی است. از طرف دیگر ، این قدرت را دارد که سیستم های رمزگذاری فعلی ما را که برای محافظت از اطلاعات استفاده می شوند ، بشکند.

امنیت بیشتر روشهای رمزنگاری موجود ، چه برای رمزگذاری و چه برای امضای دیجیتال ، بر اساس سختی حل برخی مسائل ریاضی است.

بیایید مثال های زیر را بگیریم:

ضمن محاسبه لگاریتم های گسسته و فاکتورگذاری عدد صحیح مشکلات متمایزی هستند ، هر دو با استفاده از رایانه های کوانتومی قابل حل هستند.

  • در سال 1994 ، پیتر شور ریاضیدان آمریکایی اختراع کرد یک الگوریتم کوانتوم که الگوریتم RSA را در زمان چند جمله ای در مقابل 300 تریلیون سال در یک کامپیوتر کلاسیک برای RSA با 2048 بیت شکسته است.
  • ECDSA نشان داده است که در برابر a آسیب پذیر است نسخه اصلاح شده الگوریتم Shor و حتی به دلیل فضای کلید کوچکتر ، حل آن از RSA با استفاده از رایانه های کوانتومی آسان تر است.  
  • یک کلید رمزنگاری منحنی بیضوی 160 بیتی می تواند با استفاده از حدود 1000 کیوبیت بر روی یک کامپیوتر کوانتومی شکسته شود در حالی که فاکتور معادل 1024 بیتی RSA معادل امنیت حدود 2000 کیوبیت نیاز دارد.
این چگونه بر اتریوم تأثیر می گذارد? 

Ethereum در حال حاضر از طرح های مبتنی بر منحنی بیضوی مانند طرح ECDSA برای امضای معاملات و BLS برای استفاده می کند جمع امضا؛ با این حال ، همانطور که در بالا ذکر شد ، رمزنگاری منحنی بیضوی که در آن امنیت مبتنی بر مشکل حل لگاریتم گسسته است ، در برابر محاسبات کوانتومی آسیب پذیر است و باید با یک طرح مقاوم در برابر کوانتوم جایگزین شود.

عملکرد هش SHA-256 ایمن کوانتومی است ، به این معنی که هیچ الگوریتم شناخته شده کارآمد ، کلاسیک یا کوانتومی وجود ندارد ، که بتواند آن را معکوس کند.

در حالی که یک الگوریتم کوانتوم شناخته شده وجود دارد, الگوریتم Grover, که “جستجوی کوانتومی” را از طریق عملکرد جعبه سیاه انجام می دهد ، ثابت شده است که SHA-256 در برابر حملات تصادف و تصادف ایمن است. در حقیقت ، الگوریتم Grover فقط می تواند eries نمایشگرهای عملکرد جعبه سیاه ، SHA را در این حالت به √N کاهش دهد ، بنابراین به جای جستجوی امکانات 2 ^ 256 ، فقط باید 2 ^ 128 را جستجو کنیم ، که حتی کندتر از الگوریتم ها است. پسندیدن الگوریتم van Oorschot – Wiener برای جستجوی برخورد عمومی و میزهای رنگین کمان Oechslin برای جستجوی عمومی قبل از تصویر در رایانه های کلاسیک. 

ویتالیک بوترین ، بنیانگذار و مخترع Ethereum ، در توییت اخیر خود اظهار داشت که او هنوز نگران برتری کوانتومی نیست و معتقد است که تهدید هنوز دور است.ویتالیک بوترین ، بنیانگذار و مخترع Ethereum ، در اخیر اعلام کرد توییت که او هنوز نگران برتری کوانتومی نیست و معتقد است که تهدید هنوز دور است.

Ethereum 2.0 مقاوم در برابر کوانتوم خواهد بود

در به روزرسانی Ethereum 2.0 Serenity ، حساب ها می توانند طرح خود را برای اعتبار سنجی معاملات مشخص کنند ، از جمله گزینه سوئیچ به یک طرح امضای ایمن کوانتومی.

طرح های امضای مبتنی بر هش مانند امضای لامپورت اعتقاد بر این است که هستند مقاوم در برابر کوانتوم, سریعتر و پیچیده تر از ECDSA است. متأسفانه ، این طرح از مشکلات اندازه رنج می برد. اندازه کلید عمومی و امضای لامپورت با هم 231 برابر (106 بایت در مقابل 24 کیلوبایت) بیشتر از کلید عمومی و امضای ECDSA است. بنابراین ، استفاده از طرح Lamport Signature به 231 برابر فضای ذخیره سازی بیشتری نسبت به ECDSA نیاز دارد ، که متأسفانه در این زمان بسیار عملی است.

توسعه دهندگان Ethereum در حال آزمایش گزینه های دیگر مقاوم در برابر کوانتوم مانند XMSS (طرح امضای مرکل eXtended) امضاهایی که توسط لجر مقاوم در برابر کوانتوم بلاکچین, امضای نردبان هش, و اسفنجها.

دلایل زیادی وجود دارد که می توانید به طرح های امضای مبتنی بر هش مانند XMSS بروید ، زیرا سریع هستند و امضاهای کوچک به همراه دارند. یک اشکال عمده این است که طرح های امضای XMSS به دلیل وجود درختان مرکل با امضای یکبار مصرف ، دولتی هستند. این بدان معناست که باید حالت ذخیره شود تا به یاد بیاورد که از کدام جفت کلیدهای یکبار مصرف قبلاً برای ایجاد امضا استفاده شده است. از طرف دیگر ، امضاهای SPHINCS فاقد حالت هستند زیرا از امضای زمان کمی با درختان مرکل استفاده می کنند ، این بدان معنی است که دیگر نیازی به ذخیره وضعیت نیست زیرا یک امضا می تواند چندین بار استفاده شود. 

مبتنی بر هش RANDAO توابع ، که برای تولید عدد تصادفی در زنجیره چراغ در Ethereum 2.0 استفاده می شود ، قبلاً تصور می شود که بعد از کوانتوم هستند.

چشم انداز قوی تر اتریوم 3.0 پس از کوانتوم

در طول اثیری, جاستین دریک از بنیاد Ethereum برنامه 2027 Ethereum 3.0 را برای انتقال از پروتکل zk-SNARKs به zk-STARKs فاش کرد. هر دو تکنیک این امکان را به اثبات کننده می دهد تا با به اشتراک گذاشتن تنها مدرکی که از ادعای اثبات کننده نسخه پشتیبان تهیه می کند ، بدون به اشتراک گذاشتن اطلاعات خصوصی ، یک راستی آزموده را در مورد ادعای خاص متقاعد کند. این تکنیک ها معمولاً به عنوان یک روش حفظ حریم خصوصی و مقیاس پذیری برای ارسال استفاده می شوند معاملات محرمانه در Ethereum یا به عنوان جایگزینی امضاهای BLS برای تجمیع امضا. با این حال ، zk-SNARKS متکی به جفت هایی است که در برابر کوانتوم مقاوم نیستند. zk-SNARKS از تنظیمات معتبری استفاده می کند که خطر به خطر افتادن ، به خطر انداختن کل سیستم و ایجاد امکان اثبات نادرست را دارد..

از طرف دیگر ، ZK-STARK ها از نظر کوانتومی ایمن هستند زیرا براساس هش هستند و نه جفت شدن. آنها با حذف نیاز به یک تنظیم قابل اعتماد ، این فناوری را بهبود می بخشند.

نتیجه گیری

گوگل دستاورد بزرگی به دست آورده است. این فناوری قوانین غیرمعمول مکانیک کوانتوم را به کار می گیرد تا پیشرفت های غیرقابل تصوری را در زمینه هایی مانند علوم مواد و پزشکی به ارمغان آورد. همزمان می تواند بزرگترین تهدید برای امنیت سایبری باشد. خوشبختانه تهدید هنوز در اینجا نیست. هیچ کس نمی داند که چه موقع قدرت کوانتومی وارد می شود ، اما وقتی این حمله اتفاق می افتد ، اتریوم آماده می شود.

توسعه دهندگان از جامعه Ethereum کار بر روی طرح های جایگزین امضای رمزنگاری را آغاز کرده اند تا جایگزین افراد آسیب پذیر شوند و یک پروتکل اتریوم پس از کوانتوم امن و مقاوم ایجاد کنند. علاوه بر این ، موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) فرایندی را برای درخواست ، ارزیابی و استاندارد سازی یک یا چند الگوریتم رمزنگاری کلید عمومی مقاوم در برابر کوانتوم آغاز کرد. در زمان ارسال این پست ، NIST این را ارسال کرده است لیست 26 الگوریتم کوتاه برای استاندارد سازی رمزنگاری پس از کوانتوم برای رسیدن به مرحله بعدی آزمایش.

Amira Bouguera مهندس رمزنگاری و مهندس امنیت در ConsenSys Paris است. او تدریس رمزنگاری دانشگاه پاریس 8 است.

می خواهید در مورد Ethereum 2.0 بیشتر بدانید?

نقشه راه ما را به سرنیت بررسی کنید 

درباره اهداف طراحی Ethereum 2.0 بیشتر بدانید.

کلماتی از بن ادینگتون 

برای آخرین اخبار Ethereum ، راه حل های سازمانی ، منابع توسعه دهنده و موارد دیگر ، در خبرنامه ما مشترک شوید. آدرس ایمیل محتوای اختصاصیچگونه یک محصول Blockchain موفق بسازیموبینار

چگونه یک محصول Blockchain موفق بسازیم

نحوه تنظیم و اجرای گره Ethereumوبینار

نحوه تنظیم و اجرای گره Ethereum

چگونه API Ethereum خود را بسازیموبینار

چگونه API Ethereum خود را بسازیم

چگونه یک نشانه اجتماعی ایجاد کنیموبینار

چگونه یک نشانه اجتماعی ایجاد کنیم

استفاده از ابزارهای امنیتی در توسعه قرارداد هوشمندوبینار

استفاده از ابزارهای امنیتی در توسعه قرارداد هوشمند

آینده دارایی های دیجیتال مالی و DeFiوبینار

آینده مالی: دارایی های دیجیتال و DeFi

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
Adblock
detector
map