Quantum & After. Вопрос №2: как блокчейны готовятся к «квантовой» эре?

Развитие квантовых вычислений ставит под угрозу алгоритмы цифровой подписи, обеспечивающие безопасность современных блокчейнов. Индустрия это понимает и уже внедряет постквантовую криптографию (PQC).

Рассказываем, чем PQC отличается от квантовой физики, кто готовится всерьез, а кто просто клеит модный ярлык ради хайпа.

https://forklog.com/exclusive/quantum-amp-after-mozhno-li-zarabotat-na-kvantovyh-tehnologiyah

Короткий ответ

Разработчики готовят блокчейны к новой эре меняя криптографию. Квантовых компьютеров, способных взломать биткоин, пока не существует, однако криптоиндустрия уже начала переход к PQC: одни проекты внедряют новые алгоритмы, другие пока готовят архитектуру и дорожные карты миграции.

Почему это так

Угроза квантового взлома вполне реальна. Алгоритм Шора на достаточно мощном компьютере способен решить математические задачи, на которых работает современная криптография с открытым ключом — основа защиты транзакций. Если симметричные алгоритмы и хеш-функции устойчивы к квантовым атакам, то схемы на базе эллиптических кривых (ECDSA/EdDSA) остаются уязвимыми.

Следовательно, актуальной является угроза HNDL: злоумышленники уже сегодня собирают и архивируют перехваченный трафик в ожидании появления достаточно мощных компьютеров.

PQC — это новые криптографические алгоритмы, основанные на математических задачах, для которых пока не существует эффективных квантовых методов решения (например, на задачах решеточной криптографии). Ее фундаментом стали три стандарта, утвержденные NIST в августе 2024 года:

ML-KEM (обмен ключами, ранее CRYSTALS-Kyber);

ML-DSA (цифровые подписи, ранее CRYSTALS-Dilithium);

SLH-DSA (подписи на хешах, ранее SPHINCS+).

Эти стандарты легли в основу глобальной миграции на квантово-устойчивые алгоритмы. На финальной стадии находится четвертый — FN-DSA на базе FALCON (проект FIPS 206).

Часть проектов обладает квантовой устойчивостью изначально — например, QRL, построенный на хеш-подписях с момента запуска. Algorand применяет решеточную подпись Falcon в своих State Proofs, обеспечивая квантово-устойчивую аутентификацию при кроссчейн-проверке.

А вот с флагманами ситуация сложнее: в сообществах как биткоина, так и Ethereum пока идут дискуссии и формируются черновики дорожных карт. Для первой криптовалюты рассматривают два предложения по изменению протокола — BIP-360 и BIP-361.

Первое вводит новый тип выхода Pay-to-Merkle-Root (P2MR): по конструкции он близок к Taproot, но исключает использование внутреннего публичного ключа, который потенциально может стать объектом квантовой атаки.

BIP-361 описывает саму миграцию и постепенный отказ от подписей Шнорра и ECDSA. На первом этапе, примерно через три года после возможной активации, предлагается запретить отправку средств на квантово-уязвимые адреса. Еще через два года расходы с таких адресов планируют связать со специальным механизмом восстановления, затрудняющим кражу при помощи квантового компьютера.

В Ethereum одним из ключевых инструментов рассматривают абстракцию учетной записи, которая позволит кошелькам переходить на постквантовые схемы подписи без хардфорка, а обновленная strawmap предлагает поэтапную защиту с горизонтом до 2030 года.

Кто еще в игре:

проект Blueshift разработал и запустил на блокчейне Solana решение Winternitz Vault для хранения средств с использованием квантово-устойчивых одноразовых подписей;

Ripple раскрыла многоэтапный план подготовки XRP Ledger к новой эпохе;

Circle продвигает собственный блокчейн Arc как изначально спроектированный с расчетом на устойчивость к квантовым атакам;

стратегия Zcash включает внедрение кошельков с механизмом восстановления после квантовой компрометации для экстренной защиты активов и постепенный переход протокола на постквантовые стандарты.

Важная оговорка: PQC — это математика, замена алгоритма подписи на новый, работающий на обычном железе уже сегодня. QKD — это физика, безопасность обнаружения перехвата обеспечивается законами квантовой механики. Блокчейны решают свою проблему именно через PQC, а не через QKD.

Что это значит для читателя и индустрии

С одной стороны, квантовая устойчивость — реальное конкурентное преимущество протокола: сеть, которая мигрирует заранее и грамотно, снижает экзистенциальный риск. С другой — термин «квантово-устойчивый» стал модным маркетинговым ярлыком, который лепят куда попало.

Как проверять заявления? Смотреть на конкретику:

Использует ли проект именно стандартизированные NIST-алгоритмы или абстрактную «квантовую защиту»?

Есть ли открытый код и аудит?

Описан ли план миграции для существующих адресов или речь только о новых?

Защита от квантовой угрозы — это скучная инженерная работа с датами и стандартами.

Q-чек ForkLog: постквантовая криптография

Есть выручка?
Напрямую нет — это инфраструктурная защита, а не продукт.

Прототип или продукт?
Продукт: стандарты NIST финализированы, библиотеки доступны.

Дорожная карта или пресс-релиз?
У серьезных проектов — карты миграции, конкретные предложения, стандарты и открытый код; у маркетинговых — громкие анонсы и лозунги.

Кто платит?
Стандарты — государство (NIST); внедрение — сами протоколы и вендоры.

Что можно проверить сейчас?
Открытые стандарты, код проектов.

Что дальше?

В следующем выпуске переходим от математики к физике. Разберем квантовый интернет и QKD. Покажем, что защищает физика, а что остается уязвимым, где в квантовых коммуникациях реальные деньги, а где — научная фантастика, и как во все это уже вмешиваются государства с регулированием и госконтрактами.