Transaksi Bitcoin Tahan Serangan Kuantum
Transaksi Bitcoin dapat dibuat tahan terhadap serangan kuantum di masa depan tanpa perlu mengubah protokol inti jaringan, menurut proposal dari peneliti StarkWare, Avihu Mordechai Levy. Dalam makalah terbarunya, Levy menjelaskan skema transaksi “Quantum-Safe Bitcoin” yang dirancang untuk tetap aman bahkan jika komputer kuantum berhasil memecahkan kriptografi kurva eliptik yang digunakan saat ini.
Skema Quantum-Safe Bitcoin
Metode ini beroperasi dalam aturan skrip Bitcoin yang ada dan tidak memerlukan soft fork atau peningkatan jaringan lainnya. “Kami mempersembahkan QSB, skema transaksi Quantum Safe Bitcoin yang tidak memerlukan perubahan pada protokol Bitcoin dan tetap aman meskipun dihadapkan pada algoritma Shor,” tulis Levy.
Proposal ini menggantikan tanda tangan kurva eliptik dengan kriptografi berbasis hash dan tanda tangan Lamport, sebuah skema tanda tangan awal yang dianggap tahan terhadap serangan kuantum. “Karena tanda tangan Lamport aman pasca-kuantum, dan mereka menandatangani pengidentifikasi yang kuat secara kriptografis dari transaksi, tidak mungkin untuk memodifikasi transaksi tanpa menghasilkan tanda tangan Lamport baru—yang tidak dapat dipalsukan oleh penyerang, bahkan dengan kemampuan komputasi kuantum,” tulis Levy.
Teka-teki Kriptografi dan Biaya Transaksi
Di pusat desain ini terdapat teka-teki kriptografi yang harus diselesaikan sebelum transaksi disiarkan. Makalah tersebut memperkirakan bahwa menemukan solusi yang valid akan memerlukan sekitar 70 triliun percobaan. Berbeda dengan penambangan Bitcoin, perhitungan terjadi sebelum transaksi mencapai jaringan. Pengguna melakukan pekerjaan tersebut di luar rantai dan mengajukan transaksi yang sudah mencakup bukti bahwa teka-teki telah diselesaikan.
Levy memperkirakan teka-teki tersebut dapat diselesaikan menggunakan perangkat keras komoditas seperti GPU dengan biaya beberapa ratus dolar per transaksi. Skema ini dirancang untuk beroperasi dalam batas skrip Bitcoin yang terdiri dari 201 opcode dan 10.000 byte. Makalah tersebut mencatat bahwa batasan ini sangat ketat karena setiap opcode dihitung menuju total, bahkan jika muncul di cabang skrip yang tidak digunakan.
Struktur Transaksi dan Penyematan
Untuk memenuhi batasan tersebut, sistem menggabungkan tanda tangan Lamport dengan teka-teki berbasis hash dalam struktur transaksi berlapis. Ini juga memperkenalkan “penyematan transaksi”, yang mengharuskan siapa pun yang mencoba memodifikasi transaksi untuk menyelesaikan teka-teki lagi. Levy menggambarkan sistem ini sebagai langkah “terakhir” daripada perbaikan yang dapat diskalakan.
Makalah tersebut menyatakan bahwa baik biaya komputasi off-chain maupun ukuran transaksi on-chain tidak akan dapat diskalakan untuk throughput target Bitcoin atau kebutuhan sebagian besar pengguna. Pembuatan transaksi juga lebih kompleks daripada penggunaan Bitcoin standar, dan mungkin dianggap tidak standar di bawah kebijakan relay saat ini, yang berarti mereka dapat menghadapi masalah propagasi dan mungkin perlu diajukan langsung ke kolam penambangan daripada disiarkan melalui mempool publik.
Trade-off Keamanan dan Penelitian Lanjutan
Proposal ini juga membawa trade-off keamanan. Meskipun menghindari serangan yang didasarkan pada algoritma Shor yang mengancam tanda tangan kurva eliptik, algoritma Grover masih dapat memberikan percepatan kuadratik bagi penyerang kuantum. “Sejauh ancaman kuantum dianggap nyata, tetap perlu untuk melanjutkan upaya yang sedang berlangsung untuk meneliti dan menerapkan solusi terbaik untuk Bitcoin—satu yang maksimal efisien, ramah pengguna, dan menjawab kebutuhan Bitcoin, melalui perubahan pada tingkat protokol,” tulis Levy.
Kesimpulan
Makalah Levy bergabung dengan beberapa proposal yang telah muncul yang menguraikan bagaimana Bitcoin dapat bertransisi ke kriptografi tahan kuantum, termasuk BIP-360, yang memperkenalkan format alamat Pay-to-Merkle-Root yang dirancang untuk mendukung tanda tangan aman kuantum. Meskipun ancaman kuantum terhadap Bitcoin tetap teoritis, perusahaan-perusahaan seperti Google dan Cloudflare sudah mempersiapkan diri untuk itu, menetapkan tenggat waktu 2029 untuk mentransisikan sistem mereka ke pasca-kuantum.
