Ba phần trăm Bitcoin đối mặt với rủi ro lượng tử, chúng đến từ đâu?
Tác giả | Rafael Schultze-Kraft
Biên dịch | Chopper, Foresight News
Nghiên cứu ngành gần đây tập trung vào một loại rủi ro an ninh mới của Bitcoin: Trong trạng thái nắm giữ hiện tại, những Bitcoin nào đang đối mặt với rủi ro lượng tử? Tiêu chí cốt lõi để xác định là liệu khóa công khai của token đã được công khai trên chuỗi hay chưa. Theo thống kê, toàn mạng đã có 6,04 triệu Bitcoin tồn tại rủi ro lượng tử, chiếm 30,2% tổng phát hành; còn lại 13,99 triệu Bitcoin (chiếm 69,8%) trong giai đoạn nắm giữ chưa bị rò rỉ khóa công khai, hiện không có rủi ro liên quan. Những dữ liệu này cơ bản nhất quán với một số kết luận nghiên cứu gần đây.
Chúng tôi chia loại rủi ro này thành hai loại. Loại đầu tiên là rủi ro cấu trúc: loại kịch bản tự nó đã rò rỉ khóa công khai. Loại thứ hai là rủi ro hoạt động: một số loại tiền điện tử ban đầu có thể được bảo vệ, nhưng do tái sử dụng địa chỉ, một phần chi tiêu hoặc hành vi ủy thác, khóa công khai đã bị rò rỉ, Bitcoin vẫn còn trong địa chỉ đó.
Bản đồ phân bố số lượng Bitcoin tồn tại rủi ro lượng tử do Quantum Safety cung cấp
Bitcoin có rủi ro cấu trúc là 1,92 triệu, chiếm 9,6% tổng phát hành; Bitcoin có rủi ro hoạt động là 4,12 triệu, chiếm 20,6% tổng phát hành, trong đó chỉ riêng Bitcoin do sàn giao dịch ủy thác đã lên tới 1,63 triệu, đủ để thấy rằng việc sử dụng ví đúng cách và phương thức ủy thác tài sản là rất quan trọng để giảm thiểu rủi ro rò rỉ khóa công khai.
Bài viết này không đưa ra phán quyết, không dự đoán khi nào các cuộc tấn công lượng tử thực dụng sẽ xảy ra, cũng không đánh giá độ an toàn và khả năng thanh toán của bất kỳ tổ chức ủy thác nào. Chỉ từ góc độ dữ liệu định lượng tình trạng rò rỉ khóa công khai toàn mạng, phân biệt tài sản có rủi ro cao vĩnh viễn, cũng như tài sản có thể giảm thiểu rủi ro thông qua tối ưu hóa quản lý ví và quy tắc ủy thác.
Hiểu đơn giản về rủi ro rò rỉ khóa công khai
Tài sản Bitcoin được kiểm soát bởi khóa riêng, khóa công khai được sử dụng để xác minh tính hợp pháp của chữ ký khóa riêng trên mạng. Trong hệ thống mã hóa truyền thống, chỉ dựa vào khóa công khai công khai không thể đảo ngược để phá vỡ khóa riêng, tài sản đủ an toàn.
Mối đe dọa của máy tính lượng tử nằm ở chỗ: máy tính lượng tử thực dụng có hiệu suất cao có thể sử dụng thuật toán Shor để suy diễn khóa riêng tương ứng từ khóa công khai đã biết. Do đó, các vấn đề liên quan trên chuỗi trở nên đơn giản:
Nếu khóa công khai đã được công khai, thì loại tiền điện tử đó đã bị lộ. Kẻ tấn công không cần phải chờ đợi chủ sở hữu chuyển tiền điện tử, vì khóa công khai đã có sẵn. Nếu khóa công khai không thể nhìn thấy trên chuỗi, thì theo mô hình lưu trữ tĩnh cụ thể này, loại tiền điện tử đó hiện tại sẽ không bị lộ.
Bài viết này tập trung vào rủi ro tài sản trong trạng thái nắm giữ, tức là token không di chuyển, nhưng khóa công khai liên quan đã bị rò rỉ. Khác với việc lộ khi chuyển khoản: cái sau chỉ công khai khóa công khai khi phát sóng, xác nhận giao dịch, thuộc về rủi ro thời gian ở cấp độ thanh toán giao dịch; cái trước là tài sản rủi ro có thể thống kê chính xác. "Tài sản an toàn" mà bài viết đề cập chỉ đại diện cho giai đoạn nắm giữ chưa rò rỉ khóa công khai, không phải là tài sản chống lại tất cả các mô hình tấn công lượng tử trong tương lai.
Bản đồ phân bố số lượng Bitcoin an toàn lượng tử do Quantum Safety cung cấp
Rò rỉ cấu trúc: Bẩm sinh có rủi ro an ninh
Loại rủi ro tài sản này được xác định bởi định dạng kịch bản địa chỉ, không liên quan đến việc người dùng có sử dụng ví đúng cách hay không, chắc chắn sẽ công khai khóa công khai trên chuỗi. Bao gồm địa chỉ P2PK từ thời kỳ Satoshi Nakamoto, địa chỉ P2MS đa chữ ký truyền thống, cũng như địa chỉ Taproot hiện tại đang phổ biến. Thời gian ra đời và bối cảnh sử dụng của các loại địa chỉ này khác nhau, nhưng có một điểm chung: mặc định công khai khóa công khai hoặc thông tin khóa công khai tương đương trên chuỗi. Chỉ cần token chưa được chi tiêu, nó có thể trở thành mục tiêu tấn công.
Hiện tại, chúng tôi phân loại 1,92 triệu Bitcoin (chiếm 9,6% tổng phát hành) vào loại rủi ro cấu trúc. Phần Bitcoin này lại có thể chia thành ba phần khác nhau:
Phân bố rủi ro cấu trúc của Bitcoin
Bitcoin từ Satoshi Nakamoto và token khối đầu tiên: thuộc về tài sản rủi ro cấu trúc vĩnh viễn, nếu tài sản bị mất, chủ sở hữu im lặng, gần như không thể chuyển đến địa chỉ an toàn, trừ khi toàn mạng đạt được đồng thuận để khởi động việc sửa chữa ở cấp độ giao thức, nếu không sẽ vĩnh viễn bị lộ trước rủi ro lượng tử.
Địa chỉ Taproot: Kịch bản này tự nó có ưu điểm về tính riêng tư mạnh mẽ, chuyển khoản hiệu quả, hợp đồng thông minh linh hoạt, không phải là thiếu sót trong thiết kế. Nhưng từ góc độ rò rỉ khóa công khai, địa chỉ Taproot sẽ công khai khóa ngay lập tức, có rủi ro lượng tử trong giai đoạn nắm giữ.
Giao thức BIP-360 đề xuất giải pháp P2MR trong ngành có thể loại bỏ các đường dẫn khóa rủi ro cao trong khi vẫn giữ lại chức năng Taproot, giảm thiểu những rủi ro này, nhưng không thể tự động chuyển đổi tài sản Taproot hiện có, cũng không phải là giải pháp chống lượng tử hoàn toàn.
Nói một cách đơn giản, trong số 1,92 triệu tài sản rủi ro cấu trúc, một phần khó hoàn thành việc chuyển tài sản, phần còn lại có thể dựa vào giao thức mới, tiêu chuẩn mới để dần dần tối ưu hóa việc phòng ngừa rủi ro.
Rò rỉ hành vi: Thói quen sử dụng gây ra lỗ hổng an ninh
Loại địa chỉ này tự nó có khả năng bảo vệ quyền riêng tư, ban đầu sẽ không rò rỉ khóa công khai. Chỉ vì người dùng thao tác không đúng, trong quá trình chuyển khoản khóa công khai bị công khai, tài sản còn lại cũng mất đi sự bảo vệ.
Đây chính là vấn đề tái sử dụng địa chỉ. Các loại đầu ra như 2PKH, P2SH, P2WPKH và P2WSH có thể ẩn khóa công khai thông qua giá trị băm khi token ở trạng thái tĩnh. Tuy nhiên, một khi khóa công khai bị rò rỉ trong quá trình tiêu thụ, bất kỳ số dư nào liên quan đến khóa công khai đó hoặc số dư trong tương lai đều sẽ mất đi sự bảo vệ này.
Rò rỉ hành vi là nguồn gốc chính của rủi ro lượng tử Bitcoin hiện tại, tổng số 4,12 triệu, quy mô gấp 2,1 lần tài sản rủi ro cấu trúc. Điều này cũng xác nhận rằng hiện nay phần lớn rủi ro lượng tử Bitcoin không phải là vấn đề thiết kế kịch bản ban đầu, mà là do quản lý khóa của người dùng, việc sử dụng địa chỉ không đúng quy cách gây ra.
Trong số tài sản rủi ro hoạt động, Bitcoin do sàn giao dịch ủy thác chiếm tỷ lệ rất cao, tổng cộng 1,66 triệu, chiếm 40% tổng số Bitcoin có rủi ro hoạt động. Dữ liệu cho thấy rủi ro tài sản của các sàn giao dịch rất khác nhau: trong số Bitcoin mà các sàn giao dịch nắm giữ, khoảng một nửa thuộc về Bitcoin dễ bị tấn công, trong khi tỷ lệ này ở Bitcoin không do sàn giao dịch nắm giữ chưa đến 30%.
Phân bố số lượng Bitcoin có rủi ro hoạt động
Tình trạng lộ tài sản của các tổ chức chính khác nhau rất đáng kể. Một số tổ chức ủy thác có rủi ro tương đối thấp, trong khi một số tổ chức ủy thác khác lại nắm giữ tỷ lệ lớn hơn số dư trong các địa chỉ đã biết khóa công khai.
Rủi ro nhỏ: Coinbase chỉ 5% tài sản ủy thác có rủi ro rò rỉ khóa công khai; tỷ lệ rủi ro lượng tử của các kho bạc quốc gia (Mỹ, Anh, El Salvador) đều là 0%.
Rủi ro trung bình: Fidelity, CashApp khoảng 2%, Grayscale khoảng 50%.
Rủi ro cao: Binance 85%, Bitfinex 100%, tài sản ủy thác của Robinhood, WisdomTree đều có rủi ro lộ khóa công khai.
Lưu ý: Dữ liệu này chỉ phản ánh dấu vết lưu giữ tài sản trên chuỗi, không cấu thành cơ sở đánh giá rủi ro của tổ chức, khả năng thanh toán.
Xét về xu hướng lâu dài, các chính phủ trên thế giới thường duy trì tỷ lệ nắm giữ an toàn trên 99%; trong khi đó, các sàn giao dịch do lưu chuyển vốn thường xuyên, cấu trúc ví phức tạp, tỷ lệ tài sản an toàn đã giảm từ 55% vào năm 2018 xuống còn 45% hiện nay. Nhưng loại rủi ro này hoàn toàn có thể cải thiện, chỉ cần kiên trì không tái sử dụng địa chỉ, kịp thời chuyển đổi tài sản thối, v.v., có thể nhanh chóng giảm quy mô lộ diện.
Phân bố số lượng Bitcoin an toàn theo loại hình thực thể
Kết luận
Rủi ro lượng tử của Bitcoin có thể được chia thành các loại khác nhau, mỗi loại có ảnh hưởng khác nhau.
Rủi ro cấu trúc: khó khăn trong việc di chuyển token còn lại từ thời kỳ đầu, các giao thức mới như P2MR có thể dần dần tối ưu hóa rủi ro địa chỉ Taproot hiện đại;
Rủi ro hoạt động: quy mô lớn hơn, khả năng kiểm soát mạnh mẽ hơn, trong đó tài sản lưu trữ khổng lồ của sàn giao dịch có điều kiện để di chuyển rủi ro quy mô lớn.
Do đó, có thể thấy rằng việc bố trí an toàn lượng tử của Bitcoin không chỉ phụ thuộc vào việc nâng cấp giao thức mạng cơ sở; một lượng lớn tài sản rủi ro hiện có trên thị trường có thể giảm thiểu rủi ro hiệu quả chỉ bằng cách điều chỉnh hoạt động hàng ngày hiện tại. Đối với các sàn giao dịch và tổ chức ủy thác chuyên nghiệp, việc quy định sử dụng địa chỉ, tối ưu hóa bố trí tài sản dự trữ, giảm thiểu tái sử dụng khóa, xây dựng kế hoạch di chuyển tài sản không phải là những điều viển vông trong tương lai, mà là những phương pháp thực tiễn có thể thực hiện ngay bây giờ để giảm thiểu rủi ro lượng tử.