比特幣:量子計算將攻破區塊鏈？中國人民大學教授袁勇談該如何應對_區塊鏈技術發展現狀和趨勢比特幣中國官網聯系方式

C114訊4月21日消息區塊鏈具有三大技術特點：去中心化、極難篡改、安全性高。而傳統密碼學理論的安全性基礎是困難數學問題的計算復雜度理論。隨著量子計算機的發展，破解傳統密碼只是時間問題。

在量子計算威脅區塊鏈的相關論述中，持有此觀點的一方給出的論據主要包括兩點：一是量子計算會威脅比特幣的安全協議；二是算力更大的量子計算機能壟斷“挖礦”。

那么當量子計算和區塊鏈不期而遇時，量子計算到底能不能攻破區塊鏈？

4月19日下午，在山東濟南召開的量子計算與數據安全論壇上，中國人民大學教授袁勇介紹了量子計算和區塊鏈的現狀，并提出對此問題的見解。

DoraHacks增持量子計算平臺，推動量子開發者社區發展:2月6日消息，全球極客運動DoraHacks關聯風險基金Dora Ventures在過去一個月通過關聯方持續增持包括Rigetti，IONQ等量子計算基礎設施股票。

DoraHacks正在積極建立開源量子開發者社區，并在過去兩年資助了多個全球領先的量子計算組織和開源量子黑客馬拉松。[2023/2/6 11:49:59]

存在危險需未雨綢繆

袁勇表示，根據其2019年做的一個初步研究顯示，量子計算確實對于區塊鏈底層的密碼學機制，尤其是非對稱的公鑰密碼學機制有非常重要的影響。

對于區塊鏈來說，非對稱密碼學一般基于三種典型的數學困難問題，也就是質因數分解、橢圓曲線離散對數、素數域的離散對數。這些困難問題歸根結底都是一種單向的相應的函數，這種函數正向的計算非常的容易，但是基于當前的戰略，逆向計算是非常困難的。

LocalBitcoins：量子計算可能對比特幣及其加密算法構成威脅:LocalBitcoins博文指出，量子計算技術可能會對比特幣及其加密算法構成嚴重威脅。文章強調，保護比特幣的加密算法目前是不可滲透的。但隨著量子計算的出現，比特幣算法受到威脅。

一般來說，量子計算的出現是為了利用量子力學超越傳統計算機的能力。文章強調，比特幣算法最大風險來自量子計算，其簽名算法使用橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA）。該算法用于生成公鑰/私鑰對，以安全地簽署比特幣交易。

專家預測，量子計算機可能在未來十年內開始打破基于二進制的加密算法。據估計，一臺4000 qubit的量子計算機可以破解一個比特幣的代碼。但現在最強大的量子計算機大約為50 qubit。（Finbold）[2020/11/8 12:02:03]

以Gover算法對區塊鏈的影響為例，Gover算法上在無序數組上搜索的時間為θ，因而可以加速哈希碰撞的搜索過程，相對經典算法提供二次加速增強效果。攻擊者可以通過搜索哈希碰撞來篡改區塊鏈數據，甚至替換全部鏈上數據。量子計算利用Grover算法可以快速找到共識解，幫助攻擊者壟斷區塊鏈記賬權，進而可隨意破壞交易。

量子物理學家：加密貨幣持有者應密切關注量子計算最新動態:量子物理學家正在闡述量子計算機對密碼學和加密貨幣的現實影響。在YouTube視頻中，量子物理學家Anastasia Marchenkova分享了有關利用量子計算機打破加密技術的競賽的方式。Marchenkova表示，量子算法可以破壞RSA和橢圓曲線加密，這是一個問題，因為如今我們的許多數據都使用這兩種算法進行了加密。量子計算機并非在所有方面都更快。在某些問題上，它們的速度更快，而且碰巧這種RSA和橢圓曲線加密屬于這種保護。Marchenkova同時認為加密貨幣持有人不必立即找到將其比特幣轉移至量子安全錢包的方法。但是她確實相信任何持有加密貨幣的人都應該關注并密切關注最新動態，因為區塊鏈有一天將需要升級，以防止量子計算的興起。（dailyhodl）[2020/8/24]

比特幣PoW共識中隨機數空間Nonce即使擴展到48位，經典計算機遍歷都需要465天，而量子計算機只需θ次操作，用時僅2秒。

聲音 | V神：從來沒有試圖說服任何人為“量子計算機開采比特幣”項目把錢給“我”:據ambcrypto報道，在共同創立ETH之前，Vitalik Buterin參與了計算機程序的開發，以解決多項式時間內的NP完全問題，據稱他通過模擬一臺量子計算機從投資者那里籌集資金。比特幣核心開發者、Blockstream聯合創始人兼首席技術官Gregory Maxwell表示，V神“使用了量子計算機進行詐騙”。Interchange的聯合創始人Dan Hedl在twitter上發帖稱，V神“試圖說服投資者為他提供資金，讓他建造一臺量子計算機來開采比特幣”。V神回應表示，從來沒有試圖說服任何人為那個項目把錢給“我”(或給任何我有經濟利益的實體)。我建議你重新評估你對我的看法；這個過程甚至可以讓你相信以太坊是有趣的，值得你花時間去探索和參與！Hedl隨后刪除推文并道歉。V神之前曾表示他被參與撰寫項目文件的人“愚弄”了。[2019/6/23]

但作為國內最早的區塊鏈技術研究者之一，袁勇曾在《區塊鏈——領導干部讀本》一書中明確表示：“總體上來說，我不太認同量子計算對區塊鏈產生威脅。”

“首先，對方并沒有以發展的眼光來看待問題。量子計算和區塊鏈，或者說量子計算跟密碼學一定會呈現共生演化的趨勢，二者相互促進，不能用十年后的量子計算與現有的比特幣密碼體系相提并論。”袁勇說：“我相信密碼學體系和區塊鏈的技術一定會有相應的手段應用量子計算威脅。”

針對量子計算算力驚人的觀點，袁勇也予以了反駁。據他介紹，比特幣的共識算法是以算力為基礎的。因此可能面臨量子計算的威脅。但是區塊鏈技術體系中的共識算法子PoW之后，呈現出百花齊放的發展態勢，目前至少已有30余種共識算法。此外，還有Paxos和Raft傳統分布式一致性算法可以運用，這些共識協議在很大程度上可以抵御量子計算攻擊。所以，如果量子計算確實產生威脅，區塊鏈可以通過切換共識協議來解決。

同時，袁勇也認為，危險確實存在，我們也需要未雨綢繆。對此，他提出了兩個應對方案：抗量子區塊鏈+量子區塊鏈。

其中，抗量子區塊鏈的主要發展方向是融入目前的公有區塊鏈體系，而量子區塊鏈由于需要分布式的節點，還需要一定的量子能力，更適用于聯盟鏈的體系。

抗量子區塊鏈研究現狀

抗量子區塊鏈的主要思路是利用抗量子密碼學代替傳統密碼學算法，基于計算安全性假設，即假設特定數學困難問題不能被量子計算機有效解決。

目前主流的抗量子密碼方案包括：基于哈希的密碼學方案、基于編碼的密碼學方案、基于格的密碼學方案、基于多元變量的密碼學方案、以及基于超奇異橢圓曲線同源密碼方案等。

如提出區塊鏈化的后量子簽名方案BPQS，是第一種使用區塊鏈或DAG結構來降低簽名成本的后量子簽名方案，其簽名更短、速度更快。

QuantumResistantLedger是一種抗量子加密貨幣，翟永基于哈希的簽名方案XMSS代替比特幣的Secp256橢圓曲線來提供抗量子安全性，其目的是作為量子時代比特幣的后備版本。

量子區塊鏈的探索

量子區塊鏈的主要思路是基于量子密碼學提供無條件安全性，即在敵手具有算力的條件下仍然保證安全，一般須固定的網絡參與節點。

在量子區塊鏈的探索中，2018年俄羅斯量子中心學者提出基于QKD技術取代區塊鏈中的數字簽名算法，實現了城市光纖網絡中具有無條件安全特性的分布式量子區塊鏈原型網絡。

其優點是采用經典的ByzantlneAgreement共識協議，實現了4節點拜占庭容錯。缺點是方案不夠完整，欠缺具體算法和安全性分析。如果存在大量惡意節點，BA共識協議通信復雜度極高。

量子通信與分布式區塊鏈通信網絡具有極強的互補性，將二者有機結合，可以實現高度安全、高度容錯、低成本的量子區塊鏈通信網絡。利用區塊鏈體系架構，可以實現量子通信中的拜占庭容錯機制、量子中繼網絡的分布式容錯控制，將目前基于高成本可信中繼節點的京滬干線升級基于低成本可容錯節點的廣域量子骨干網。

此外，袁勇還提及了量子計算+區塊鏈的其他潛在方向：如量子隨機區塊鏈，利用量子隨機數發生器設計新型區塊鏈共識算法，實現區塊鏈共識過程中的快速、安全和高效確認，解決區塊鏈性能缺陷。分布式量子計算則可利用區塊鏈技術匯聚算力，有效降低量子計算機的應用門檻。

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