Bitcoin có thể không kịp 'chạy thoát' nếu máy tính lượng tử xuất hiện đột ngột
Một máy tính lượng tử đủ mạnh không chỉ đặt ra bài toán phá vỡ các thuật toán mật mã đang bảo vệ Bitcoin và nhiều blockchain lớn, mà còn thử thách chính cơ chế vận hành phi tập trung của những mạng lưới này.
Theo Tiến sĩ Sreenivas Tirumala, giảng viên cấp cao ngành Công nghệ thông tin và An ninh mạng, Đại học RMIT Việt Nam, nếu chờ đến khi máy tính lượng tử đủ mạnh xuất hiện mới bắt đầu nâng cấp, blockchain có thể không còn đủ thời gian để đạt đồng thuận và chuyển sang mật mã hậu lượng tử.
Nâng cấp Bitcoin không giống vá lỗi một hệ thống tập trung
Trong nhiều năm, nguy cơ từ máy tính lượng tử thường được nhìn nhận như một câu chuyện của tương lai. Tuy nhiên, khi năng lực tính toán lượng tử tiếp tục được nghiên cứu và phát triển, câu hỏi quan trọng không còn chỉ là liệu công nghệ này có thể phá vỡ những thuật toán mật mã hiện nay hay không, mà còn là các mạng lưới blockchain sẽ phản ứng như thế nào nếu nguy cơ xuất hiện nhanh hơn dự kiến.
Bitcoin và nhiều blockchain lớn dựa vào các thuật toán mật mã để chứng minh quyền sở hữu tài sản và xác thực giao dịch. Nếu một máy tính lượng tử đủ mạnh có khả năng phá vỡ những cơ chế này, kẻ tấn công về lí thuyết có thể tìm cách suy ra khóa riêng từ thông tin công khai, từ đó kiểm soát hoặc đánh cắp tài sản kĩ thuật số.
Vấn đề nằm ở chỗ blockchain không có một “phòng IT trung tâm” để xử lí tình huống này. Theo Tiến sĩ Sreenivas Tirumala, việc nâng cấp một mạng lưới như Bitcoin trước một cuộc tấn công lượng tử quy mô lớn sẽ “vô cùng khó khăn”, chủ yếu vì cơ chế quản trị phi tập trung. Trong một hệ thống công nghệ tập trung, doanh nghiệp có thể xác định lỗ hổng, phát triển bản vá và yêu cầu người dùng cập nhật trong thời gian ngắn. Với blockchain, không có một cơ quan duy nhất sở hữu quyền quyết định tương tự.
“Việc nâng cấp một mạng lưới như Bitcoin đòi hỏi sự đồng thuận rộng rãi và tự nguyện của hàng nghìn nhà phát triển, nhà vận hành nút mạng và người dùng độc lập trên toàn thế giới”, ông phân tích.
Điều đó có nghĩa, ngay cả khi giải pháp kĩ thuật đã sẵn sàng, việc đưa nó vào một blockchain lớn vẫn là một bài toán phối hợp. Các bên phải thống nhất về thuật toán mới, kiểm thử, đánh giá những tác động đối với mạng lưới và sau đó triển khai thay đổi theo cơ chế phù hợp.
Quá trình này có thể liên quan tới soft fork hoặc hard fork, tùy vào phạm vi và cách thức thay đổi giao thức. Mỗi lựa chọn đều có những hệ quả riêng, đặc biệt đối với một hệ thống mà các thành viên tham gia có thể ở nhiều quốc gia và không chịu sự quản lí của một tổ chức duy nhất.
Theo Tiến sĩ Sreenivas, quá trình thống nhất các tiêu chuẩn mật mã hậu lượng tử và triển khai mã có thể mất nhiều năm thử nghiệm để hạn chế nguy cơ xảy ra những phân tách nghiêm trọng trong mạng lưới.
Điểm đáng chú ý là “phi tập trung” vốn được xem là một trong những ưu điểm cốt lõi của blockchain, trong trường hợp này lại có thể trở thành một yếu tố khiến phản ứng trước một cuộc khủng hoảng diễn ra chậm hơn.
Không chỉ mạng lưới, hàng triệu ví cũng phải thay đổi
Ngay cả khi cộng đồng blockchain nhanh chóng đạt được đồng thuận về một phương án mật mã mới, một vấn đề khác vẫn còn nguyên: người dùng.
Để bảo vệ tài sản trước máy tính lượng tử, các chủ ví có thể phải chuyển tài sản từ những định dạng sử dụng cơ chế mật mã dễ bị tấn công sang các định dạng an toàn hơn trước mối đe dọa lượng tử. Đây không phải là một thao tác có thể tự động hoàn tất cho toàn bộ hệ sinh thái.
Theo Tiến sĩ Sreenivas, “hàng triệu chủ ví cũ hoặc không còn hoạt động sẽ cần chủ động chuyển tài sản của mình sang các định dạng địa chỉ an toàn trước máy tính lượng tử”. Đây có thể là một trong những điểm yếu đáng lo ngại nhất của quá trình chuyển đổi.
Trong một hệ thống thông thường, nhà cung cấp dịch vụ có thể yêu cầu khách hàng cập nhật phần mềm hoặc thay đổi thông tin xác thực. Với blockchain công khai, tài sản có thể nằm trong những ví mà chủ sở hữu đã mất khóa riêng, không còn hoạt động hoặc thậm chí không còn khả năng phản hồi.
Bitcoin chẳng hạn có một lượng tài sản nằm trong những địa chỉ đã lâu không phát sinh giao dịch. Một phần trong số đó có thể thuộc về những người dùng đã mất quyền truy cập, trong khi một phần khác có thể đơn giản là tài sản được lưu trữ dài hạn.
Nếu một máy tính lượng tử đủ mạnh xuất hiện trước khi quá trình chuyển đổi hoàn tất, những tài sản này có thể trở thành mục tiêu hấp dẫn vì chủ sở hữu không thể chủ động chuyển chúng sang cơ chế bảo vệ mới.
Tiến sĩ Sreenivas cảnh báo rằng những đồng tiền “bị thất lạc hoặc không hoạt động”, trong đó có thể bao gồm các đồng được khai thác từ những khối đầu tiên của mạng lưới, nếu không thể được di chuyển, có thể trở thành mục tiêu để kẻ tấn công lượng tử tìm cách kiểm soát.
Điều này cho thấy bài toán hậu lượng tử của blockchain không đơn thuần là thay một thuật toán bằng thuật toán khác. Nó liên quan đến cả một hệ sinh thái gồm phần mềm, nhà phát triển, thợ đào hoặc người xác thực, nhà vận hành nút, sàn giao dịch, nhà cung cấp ví và hàng triệu người sở hữu tài sản. Một mắt xích không kịp chuyển đổi cũng có thể tạo ra rủi ro.
.jpg)
Không thể chờ đến khi máy tính lượng tử đủ mạnh mới hành động
Về mặt kĩ thuật, blockchain không hoàn toàn bất lực trước nguy cơ này. Một hướng đi đang được nghiên cứu là chuyển sang những cơ chế chữ kí được thiết kế để chống lại các cuộc tấn công từ máy tính lượng tử, trong đó có các hệ thống chữ kí dựa trên hàm băm.
Tuy nhiên, theo Tiến sĩ Sreenivas, thách thức lớn nhất không nằm ở việc có thể tìm ra giải pháp mật mã hay không. Vấn đề là làm thế nào để toàn bộ hệ sinh thái đồng thuận và triển khai giải pháp trước khi mối đe dọa trở thành hiện thực.
Nếu một máy tính lượng tử đủ mạnh xuất hiện đột ngột, khoảng thời gian phản ứng có thể ngắn hơn rất nhiều so với thời gian cần thiết để một mạng lưới phi tập trung tiến hành một cuộc chuyển đổi quy mô lớn.
“Những trở ngại về mặt con người và xã hội trong việc đạt được đồng thuận phi tập trung” có thể khiến việc chờ đến khi nguy cơ thực sự xuất hiện trở thành một lựa chọn nguy hiểm, ông nhận định.
Khi đó, vấn đề không chỉ là nâng cấp phần mềm. Cộng đồng có thể phải đồng thời xử lí nguy cơ tài sản bị tấn công, người dùng hoảng loạn, giao dịch bị gián đoạn và tranh cãi về cách thức bảo vệ những đồng tiền nằm trong các ví không còn hoạt động.
Một cuộc chạy đua như vậy sẽ đặc biệt khó khăn với Bitcoin bởi giá trị của mạng lưới không chỉ nằm trong mã nguồn mà còn nằm ở mức độ đồng thuận của cộng đồng xung quanh mã nguồn đó. Một thay đổi kĩ thuật dù được thiết kế với mục tiêu bảo mật vẫn có thể gây tranh cãi nếu các bên không thống nhất về cách triển khai hoặc cách xử lí những tài sản chưa kịp chuyển đổi.
Vì vậy, bài toán máy tính lượng tử đang buộc ngành blockchain phải nhìn xa hơn câu chuyện “thay thuật toán mật mã”. Nó đặt ra yêu cầu chuẩn bị từ nhiều năm trước, khi mối đe dọa vẫn chưa trở thành một cuộc khủng hoảng.
Đối với các blockchain lớn, khả năng chống lại máy tính lượng tử trong tương lai có thể không chỉ được quyết định bởi việc các nhà mật mã học có tìm ra thuật toán đủ mạnh hay không. Nó còn phụ thuộc vào việc cộng đồng có thể đạt đồng thuận nhanh đến mức nào, người dùng có chủ động di chuyển tài sản hay không và hệ thống có thể thực hiện một cuộc chuyển đổi quy mô lớn mà không làm suy yếu chính mạng lưới mà nó đang cố bảo vệ.
Nói cách khác, thách thức lớn nhất có thể không phải là máy tính lượng tử có thể phá mật mã nhanh đến đâu, mà là blockchain có thể thay đổi nhanh đến đâu trước khi điều đó xảy ra.