量子コンピュータとビットコインのセキュリティ
Fidelity Digital Assetsは、将来の量子コンピュータが公開鍵からビットコインのプライベートキーを導き出す可能性があり、資金が脅かされると警告しています。提案されたハッシュベースの署名システムはセキュリティを強化する可能性がありますが、より大きな署名は取引スループットを減少させ、ウォレットの復元を複雑にする恐れがあります。
プライベートキーの重要性
Fidelity Digital Assetsの分析によれば、ビットコインのプライベートキー保護は最終的に置き換えまたは補完が必要になるかもしれません。暗号学的に関連する量子コンピュータ（CRQC）は現在存在しませんが、十分な能力を持つシステムは取引承認を確保する数学的仮定を損なう可能性があり、資金を危険にさらすことになります。
「ビットコインの取引スループットを維持するためにキーサイズを最小化することは重要な懸念事項ですが、現在のほぼ空のメモリプールの状態を考慮すると、その影響はそれほど顕著ではないかもしれません。」
プライベートキーはビットコイン所有者が仲介者に依存せずに取引を承認することを可能にします。ウォレットはプライベートキーを使用してデジタル署名を生成し、秘密鍵を開示することなく制御を証明します。このプライベートキー、公開鍵、取引署名の関係は、ビットコインの所有権と自己保管の基盤を形成しています。
量子耐性の必要性
ほとんどの標準的なビットコイン取引は、楕円曲線デジタル署名アルゴリズムまたはシュノール署名を使用しています。シュノール署名はTaprootを通じて利用可能になり、ビットコイン改善提案340がシュノール署名を指定し、BIP 341がTaprootの支出ルールを確立しました。BIP 341は2020年1月に割り当てられ、2021年にアップグレードが有効化されました。
両方のスキームは、古典的なコンピュータで楕円曲線離散対数問題を解くことの難しさに依存しています。十分に強力な量子コンピュータがショアのアルゴリズムを実行すれば、その問題を解決し、対応する公開鍵からプライベートキーを導き出すことができます。
SHRINCSと量子耐性署名システム
研究は、楕円曲線暗号を攻撃するために必要なリソースのいくつかの推定を減少させ、ビットコインの量子セキュリティに関する議論をより明確にしていますが、既存の量子システムは暗号学的に関連する能力には遠く及びません。研究者たちは、楕円曲線暗号に依存せず、ハッシュ関数に基づく量子耐性署名システムを評価しています。
SHRINCSのドラフト仕様は、コンパクトな状態を持つ署名パスと、より大きな無状態のフォールバックを組み合わせています。現在の設計では、48バイトの公開鍵、548バイトから4,619バイトの状態を持つ署名、5,777バイトの無状態署名を指定しています。
「SHRINCSは、最近正式化されたBIPとして前進する可能性のある一つの道を示しています。しかし、ビットコインの技術的制約と、より大きな量子耐性署名に関連する非効率性は、将来の解決策がビットコインの現在の状態に似る可能性があることを示唆しています。」
ビットコインの既存の署名は、主要なポスト量子代替案よりもはるかに小さく、将来のセキュリティとネットワーク容量の間に直接的なトレードオフを生み出しています。より大きな署名は、より多くのブロックスペースを消費し、混雑時に取引コストを引き上げ、マイナーが確認できる転送の数を制限します。
移行の必要性とFidelityの取り組み
SHRINCSまたは他の量子耐性システムを実装するには、新しいコンセンサスルールが必要であり、後方互換性のあるソフトフォークを通じて行われる可能性があります。ウォレットプロバイダー、マイナー、ノードオペレーター、取引所、カストディアンも移行をサポートする必要があります。
Fidelityは、量子耐性研究を含む1,500万ドルのビットコインセキュリティイニシアチブに資金を提供するために、7月に他の8つの金融および暗号企業と共同で参加しました。Fidelityは、7.1兆ドルの運用資産を監督する金融大手であり、ワシントンの激化する暗号議論に参加しています。
