Mối đe dọa tính toán lượng tử bùng phát! Giám đốc nghiên cứu Coinbase: 33% Bitcoin có thể bị phá vỡ

Coinbase toàn cầu Giám đốc Nghiên cứu Đầu tư David Duong cảnh báo, tốc độ tiến bộ của tính toán lượng tử vượt xa dự kiến, khoảng một phần ba Bitcoin dễ bị tấn công lượng tử do lộ khóa công khai. BlackRock đã đưa tính toán lượng tử vào danh sách rủi ro từ tháng 5, các nhà nghiên cứu dự đoán trong vòng 4 đến 5 năm máy tính lượng tử có thể phá vỡ công nghệ mã hóa của Bitcoin.

Tính toán lượng tử từ mối đe dọa lý thuyết trở thành rủi ro cấu trúc

Mối đe dọa của tính toán lượng tử đối với Bitcoin không còn là viễn tưởng xa vời nữa. Coinbase toàn cầu Giám đốc Nghiên cứu Đầu tư David Duong cảnh báo trên LinkedIn, nói rằng tốc độ tiến bộ của tính toán lượng tử nhanh hơn so với phản ánh trong ngành công nghiệp tiền mã hóa trị giá 3.3 nghìn tỷ USD. Ông chỉ ra rằng, mặc dù các cuộc tấn công trực tiếp vào Bitcoin vẫn chưa cấp bách, nhưng mối đe dọa lượng tử đã chuyển từ mối lo lắng lý thuyết xa vời thành rủi ro cấu trúc thực sự.

Duong viết: “Khi tính toán lượng tử tiến bộ, an ninh dài hạn của Bitcoin có thể đang bước vào một giai đoạn mới. Các nhà đầu tư ngày càng lo ngại rằng rủi ro lượng tử có thể đến nhanh hơn dự kiến trước đó.” Nỗi lo này không phải là không có cơ sở. Máy tính lượng tử là một loại máy móc mới, sử dụng các định luật của cơ học lượng tử để xử lý thông tin theo cách hoàn toàn khác so với máy tính hiện nay. Chúng vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm, nhưng nếu đạt quy mô đủ lớn, chúng có thể phá vỡ công nghệ mã hóa của Bitcoin.

Các nhà nghiên cứu tính toán lượng tử Pierre-Luc Dallaire-Demers cho biết vào tháng 10 rằng ông dự đoán máy tính lượng tử sẽ phá vỡ công nghệ mã hóa của Bitcoin trong vòng 4 đến 5 năm tới. Khung thời gian này ngắn hơn nhiều so với dự đoán của đa số nhà đầu tư. Trong bản sửa đổi của bản cáo bạch quỹ tín thác Bitcoin iShares do BlackRock nộp tháng 5, tính toán lượng tử đã được liệt kê rõ ràng là một yếu tố rủi ro, cho thấy các tổ chức đầu tư đang nghiêm túc xem xét mối đe dọa này.

Tại sao một phần ba Bitcoin dễ bị tấn công

Các ví chứa khoảng một phần ba nguồn cung Bitcoin có các xuất ra tiền mã hóa công khai, khiến chúng dễ bị tấn công brute-force. Lỗ hổng quan trọng này bắt nguồn từ thiết kế kỹ thuật ban đầu của Bitcoin. Trong giai đoạn đầu phát triển, nhiều giao dịch sử dụng định dạng P2PK (Pay-to-Public-Key), trực tiếp để lộ khóa công khai trên blockchain. Các địa chỉ cũ này, khi đã lộ khóa công khai, máy tính lượng tử có thể suy ra khóa riêng từ đó.

Các địa chỉ Bitcoin hiện đại (như P2PKH và SegWit) khi chưa tiêu dùng thì khóa công khai vẫn ẩn, chỉ lộ ra khi thực hiện giao dịch. Tuy nhiên, một khi các địa chỉ này đã thực hiện ít nhất một giao dịch, khóa công khai sẽ vĩnh viễn được ghi lại trên blockchain. Điều này có nghĩa là bất kỳ địa chỉ nào đã từng giao dịch nhưng vẫn còn giữ Bitcoin đều có thể trở thành mục tiêu tấn công lượng tử.

Dựa trên phân tích dữ liệu trên chuỗi, khoảng 3.7 triệu Bitcoin (chiếm khoảng 17.6% tổng cung) nằm trong các địa chỉ đã lộ khóa công khai. Cộng thêm số Bitcoin trong các địa chỉ P2PK ban đầu, tổng cộng khoảng một phần ba nguồn cung Bitcoin đang tiềm ẩn rủi ro. Thêm vào đó, một phần đáng kể trong số này thuộc về các thợ đào ban đầu và các nhà nắm giữ lâu dài, trong đó có thể bao gồm cả Bitcoin do Satoshi Nakamoto khai thác.

Hai con đường đe dọa của tính toán lượng tử

An ninh của Bitcoin dựa trên hai mô-đun mã hóa chính. Thứ nhất là Thuật toán Chữ ký số Elliptic Curve (ECDSA), đảm bảo chỉ chủ sở hữu khóa riêng mới có thể ủy quyền giao dịch. Thứ hai là SHA-256, là hàm băm nền tảng của cơ chế khai thác bằng chứng công việc. Duong chỉ ra rằng, máy tính lượng tử đối mặt với hai rủi ro hoàn toàn khác nhau đối với Bitcoin.

Hai hướng tấn công chính của tính toán lượng tử đối với Bitcoin

Rủi ro kinh tế (khai thác lượng tử): Nếu khả năng tính toán của máy tính lượng tử đủ mạnh, chúng có thể khai thác các khối theo hiệu quả cao hơn nhiều so với khai thác Bitcoin truyền thống, làm lệch cơ chế khuyến khích của mạng lưới Bitcoin.

Rủi ro an ninh (phá vỡ khóa riêng): Máy tính lượng tử có thể suy ra khóa riêng từ khóa công khai đã lộ, cho phép kẻ tấn công lấy cắp tài sản từ các địa chỉ dễ bị tấn công.

Ưu tiên mức độ đe dọa: Duong cho rằng, do giới hạn mở rộng hiện tại, khai thác lượng tử vẫn là vấn đề ưu tiên thấp hơn, an ninh chữ ký mới là vấn đề cốt lõi.

Rủi ro thứ hai rõ ràng và cấp bách hơn. Một khi máy tính lượng tử đạt số lượng qubit đủ lớn (ước tính cần hàng trăm nghìn đến hàng triệu qubit logic), chúng có thể sử dụng thuật toán Shor để tính toán khóa riêng từ khóa công khai trong thời gian hợp lý. Điều này có nghĩa là mọi địa chỉ đã lộ khóa công khai đều có thể bị phá vỡ trong vòng vài giờ, dẫn đến mất tài sản.

Ngược lại, rủi ro khai thác lượng tử nhỏ hơn. Mặc dù máy tính lượng tử có thể tăng tốc độ tính toán băm SHA-256 theo lý thuyết, nhưng theo thuật toán Grover, lợi thế lượng tử chỉ là bình phương, không bằng bội số theo cấp số nhân như đối với ECDSA. Thêm vào đó, cơ chế điều chỉnh độ khó của Bitcoin có thể đối phó với sự tăng đột biến về sức mạnh tính toán, làm cho khai thác lượng tử không gây ra sự phá vỡ ngay lập tức của mạng lưới.

Các biện pháp phòng thủ và cuộc đua thời gian

Cộng đồng Bitcoin không phải là không chuẩn bị cho mối đe dọa lượng tử. Các nhà nghiên cứu đang khám phá các giải pháp mã hóa chống lượng tử như chữ ký dựa trên hàm băm để nâng cấp khả năng chống lượng tử. Các phương pháp ký mới này không dựa vào elliptic curve hay các bài toán khó dễ bị tấn công lượng tử như phân tích số, mà dựa trên tính chất một chiều của hàm băm, ngay cả máy tính lượng tử cũng không thể phá vỡ hiệu quả.

Tuy nhiên, nâng cấp giao thức Bitcoin để tích hợp các giải pháp mã hóa chống lượng tử không phải là việc dễ dàng. Cần có sự đồng thuận của toàn mạng (hard fork), tất cả các nút và phần mềm ví phải cập nhật. Phức tạp hơn nữa là xử lý các địa chỉ cũ đã lộ khóa công khai? Việc bắt buộc di chuyển có thể xâm phạm quyền sở hữu của người dùng, nhưng không di chuyển thì các khoản này sẽ mãi mãi bị đặt trong rủi ro.

Thời gian là yếu tố then chốt. Nếu máy tính lượng tử đạt khả năng phá vỡ trước khi Bitcoin nâng cấp chống lượng tử thành công, hậu quả có thể thảm khốc. Các nhà đầu tư và người nắm giữ cần theo dõi sát sao tiến trình của tính toán lượng tử và xem xét di chuyển tài sản sang các địa chỉ chưa từng lộ khóa công khai. Đối với các nhà nắm giữ lâu dài, việc cập nhật định kỳ sang các định dạng địa chỉ mới (như Taproot) và tránh tái sử dụng địa chỉ là các biện pháp thực tế để giảm thiểu rủi ro lượng tử.