量子計算破解15位私鑰?真相恰恰相反

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BTC繼續小幅回落,來到77k。每當這種時候,總會有一些消息出來推波助瀾。這一次,又是量子計算。

cointelegraph報導了一則新聞:研究員Giancarlo Lelli使用量子計算機成功破解了一個15位的橢圓曲線密鑰,而比特幣使用的正是同類型加密算法。[1] 消息一出,網路上立刻像炸了鍋。有人驚呼比特幣要歸零,有人開始推銷所謂的抗量子幣,更有甚者直接斷言留給BTC的時間不多了。

教鏈看到這類消息,第一反應是此中有詐。

每隔一兩年,量子計算就會出來刷一波存在感。每次都是同樣的配方、熟悉的味道。只不過這次被搬上舞台的,是一台破解了15位密鑰的量子計算機。聽起來很唬人,但仔細一看,裡面藏著好幾個陷阱。

陷阱一:15位 vs 256位

報導的核心賣點在於強調了同類型加密。言下之意,量子計算機已經能破解比特幣所用的算法了。

但這裡藏著一個關鍵的細節:被破解的密鑰是15位的,而比特幣用的是256位的。這個差距有多大?教鏈給你一個直觀的概念。

15位的密鑰空間大約是3.2萬種可能(哈哈哈)。你用目前手邊任何一台筆記本電腦,甚至是一部手機,都能在不到一毫秒的時間裡暴力窮舉出來。這不是一個技術難題,而是一個初中生都能完成的作業。

而256位的密鑰空間有多大?是2的256次方。這個數字大到什麼程度?它比宇宙中所有原子的總數還要多出好幾個數量級。用地球上所有傳統計算機一起去暴力破解,從宇宙誕生算到毀滅,也猜不出一個正確的私鑰。

報導把破解15位和威脅256位混為一談,就像有人宣稱自己打破了百米世界紀錄,結果你一看,他跑的距離只有一米。原理上沒錯,都是跑步,但實際意義天差地別。

陷阱二:量子優勢的代價被隱藏了

也許有人會辯解說,量子計算機不是靠暴力窮舉,而是靠Shor算法的數學巧勁。即便現在只能破解15位,未來總能擴展到256位,而且時間只會線性增長。

這個說法在數學上沒錯,但在物理和工程上忽略了一個致命問題:成本爆炸。

教鏈在之前文章裡反覆強調過一個觀點:沒有免費的午餐。傳統計算機破解加密,代價是時間指數級增長;量子計算機要破解加密,代價不是時間,而是物理資源的指數級增長。[2]

要破解15位密鑰,可能需要幾十個物理量子比特。但要破解256位密鑰,研究機構估計需要數百萬個高品質、低錯誤的物理量子比特。[3] 從幾十個到數百萬個,這不是線性增長,而是四個數量級的跨越。

更要命的是,量子比特極其脆弱,需要極低溫環境、複雜的糾錯機制和近乎完美的控制。每增加一個數量級的量子比特,工程難度和成本不是翻倍,而是爆炸式上升。目前最先進的Google Willow量子計算機也不過105個物理量子比特。[4] 從105個到數百萬個,這中間隔著的不是幾年時間,而是一個技術上的天堑。

報導对此只字不提,彷彿從15位到256位只是一步之遙。這種省略,恰恰是製造恐慌的關鍵手法。

陷阱三:比特幣不是裸奔的

即便退一萬步講,假設未來某一天量子計算機真的發展到了那個地步,比特幣也不是毫無防備地裸奔。

中本聰在設計比特幣時就已經考慮過這個問題。比特幣地址存儲的不是公鑰本身,而是公鑰的哈希值。哈希函數對量子計算有天然的抵抗力。Grover算法只能把攻擊哈希的難度從2的256次方降低到2的128次方,這依然是一個天文數字。[5]

只要你的比特幣存在P2PKH地址(1開頭)或P2WPKH地址(bc1q開頭),並且從未動用過(即未暴露公鑰),那麼量子計算機面對的就是這層哈希外殼,而不是脆弱的橢圓曲線簽名。正如中本聰在2010年所說:支付到比特幣地址的交易,安全性只和哈希的安全性一樣。[6]

這是一個容易被忽略但極其重要的技術細節。報導裡沒有提,因為提了就不夠驚悚了。

陷阱四:比特幣是活的

最後,也是最重要的一點:比特幣不是死的。它可以升級。

量子計算的威脅不是今天才被發現,比特幣社群早在很多年前就開始研究應對方案。2021年激活的Taproot升級,已經為未來更換簽名算法鋪好了技術道路。[7] 抗量子簽名的研究也在進行中,只是目前方案還不夠成熟——主要問題是簽名尺寸太大,會讓比特幣區塊膨脹數百甚至上千倍,這違背了中本聰當初選擇ECC而非RSA的根本原因。

等到哪天量子計算真的逼近了威脅閾值,比特幣社群完全可以發起一次軟分叉,將簽名算法更換為抗量子版本。這個過程不會比2021年的Taproot升級更複雜。

相比之下,傳統的銀行系統、互聯網安全體系、軍事通信系統,它們面臨的量子威脅更加直接、更加嚴重,而且升級起來更加困難。如果有一天量子計算機真的實用化了,首先頭疼的絕對不是比特幣持有者,而是各國的央行、五角大樓和全球的網路安全工程師。

恐慌的背後

既然邏輯如此清晰,為什麼每隔一段時間就會有一波量子恐慌?

教鏈觀察,背後大概有三類推手。

第一類是媒體。量子計算破解加密這個標題天然具有傳播力。至於破解的是15位還是256位,實驗室條件還是真實環境,這些細節太枯燥了,放不進標題裡。點擊率是第一位的,真相可以排在後面。

第二類是利用恐慌推銷產品的人。每次量子恐慌來襲,總會有一些項目方跳出來,兜售所謂的抗量子幣。教鏈在去年6月就專門寫過一篇文章,標題就叫警惕抗量子騙局。[8] 這類項目通常技術上一塌糊塗,但概念包裝得天花亂墜,專門收割恐慌中的散戶。遇到這種情況,直接拉黑,大概率不是蠢就是壞。

第三類是被情緒裹挾的普通投資者。他們看到新聞標題就慌了,來不及細看正文,更不會去查證技術細節。恐慌情緒在市場下跌時尤其容易被放大,形成自我強化的負向循環。

未雨綢繆,而非杞人憂天

教鏈寫這篇文章,不是為了否定量子計算的威脅。量子威脅是真實存在的長期風險,我們不能裝作看不見。但對待風險,正確的態度是未雨綢繆,而不是被恐慌牽著鼻子走。

對於普通比特幣持有者,現在就可以做幾件簡單的事情來降低未來的量子風險。

第一,檢查自己的地址類型。盡量使用P2PKH(1開頭)或P2WPKH(bc1q開頭)地址,避免使用P2PK(直接暴露公鑰的早期地址)或P2TR(bc1p開頭的Taproot地址,也會暴露公鑰變體)。[5]

第二,避免地址重用。每個地址最好只使用一次。如果要動用某個地址裡的比特幣,就一次性全部轉走,清空地址後永不再用。這樣可以最大限度縮短公鑰暴露的時間窗口。

第三,不要等到最後一天再行動。如果未來某天真的大量用戶開始遷移,鏈上手續費一定會漲上天。趁著現在網路平靜,未雨綢繆才是明智之舉。

至於那些天天用量子恐慌嚇唬人、然後推銷各種亂七八糟項目的人,請記住一句話:量子計算機還沒來,但他們的鐮刀已經露出來了。

比特幣經歷了無數次的死亡威脅。從政府封殺到礦難崩盤,從51%攻擊到分叉大戰,每一次都有人預言比特幣要歸零。但每一次,比特幣都走過來了。

量子計算不會是比特幣的終結者。它只是漫長歷史中的又一次考驗。而比特幣的設計,從一開始就在為這樣的考驗做準備。

與其被恐慌裹挾,不如靜下心來,理解技術,看清邏輯,做出理性的判斷。

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