تحديات الانتقال الكمومي لحماية شبكة بيتكوين
يدور نقاش محوري داخل أوساط التشفير حول كيفية حماية شبكة بيتكوين من أخطار الحواسيب الكمومية المستقبليّة.
وفي تقرير تقني حديث، أكد الرئيس التنفيذي للتكنولوجيا في شركة Ledger، السيد شارل غيليميه، أن الأزمة الحالية لشبكة بيتكوين ليست أزمة خوارزميات كمومية مفاجئة، بل تكمن في تعقيد عملية الانتقال السلسة والآمنة للمستخدمين والأصول على مدار سنوات قادمة.
أبعاد مشكلة التشفير الكمومي في شبكة بيتكوين
يقسم غيليميه عملية الانتقال المقاومة للكم إلى ثلاثة تحديات رئيسية: اختيار مخطط توقيع جديد، وتكييف المحافظ والبنية التحتية للشبكة، وإيجاد آلية لنقل أصول بيتكوين الحالية إلى عناوين جديدة آمنة كموميًا. وتزداد هذه المسألة تعقيدًا عند التعامل مع العملات الخاملة أو التي فقد أصحابها مفاتيحها الخاصة.
تعتمد شبكة بيتكوين حاليًا على خوارزميات التوقيع ECDSA وSchnorr القائمة على المنحنيات البيضاوية. ورغم أن خوارزمية شور (Shor's Algorithm) عبر حاسوب كمومي متطور قد تستطيع نظريًا كشف المفاتيح الخاصة، إلا أنه لا يوجد حاسوب كمومي حالي يمتلك القدرة الكافية لتنفيذ هذا الهجوم. ويرى خبراء التشفير، بمن فيهم البروفيسور دان بونيه من جامعة ستانفورد، ضرورة الاستعداد الجيد دون الاستعجال لتفادي أخطاء برمجية كارثية.
مقترح SHRINCS والتوازن بين حجم التوقيع والأمان
يركز التقرير التقني على دراسة مقترح SHRINCS، وهو بروتوكول توقيع كمومي مصمم خصيصًا لشبكة بيتكوين يعتمد على دوال التجزئة SHA-256. يوفر المقترح مستويات أمان تصل إلى 128 بت ضد الهجمات التقليدية و64 بت ضد الهجمات الكمومية.
تفاصيل الحجم والمشتقات التشفيرية
يتضمن المقترح مسارين للتوقيع بحد أدنى للعموميات يبلغ 48 بايت:
- المسار المحدود بالحالة (Stateful): يعتمد على XMSS وWOTS+C المرنة، وينتج توقيعات تتراوح أحجامها بين 548 بايت و4,619 بايت.
- المسار الاحتياطي بلا حالة (Stateless): يستند إلى مفاهيم معيار SLH-DSA (المعتمد كمعيار FIPS 205 في أغسطس 2024)، وينتج توقيعًا بحجم 5,777 بايت.
وأوضحت أبحاث شركة Blockstream أن المقترحات القائمة على دوال التجزئة تقدم افتراضات تشفيرية محافظة، إلا أن حجم التوقيعات الأكبر مقارنة بتوقيعات Schnorr الحالية (64 بايت) يفرض ضغطًا كبيرًا على مساحة الكتل وسرعة المعاملات.
مخاطر إعادة استخدام التوقيعات في المحافظ الرقمية
يتطلب المسار المدمج في بروتوكول SHRINCS استخدام كل مفتاح توقيع لمرة واحدة فقط. هذا يعني أن المحفظة يجب أن تحتفظ بعداد دقيق يتقدم نهائيًا قبل خروج التوقيع من الجهاز. وتكمن الخطورة في أنه إذا تم إعادة استخدام فتحة توقيع واحدة لرسالتين مختلفين، فقد يتمكن المهاجم من تزوير توقيعات واختلاس أموال المستخدم.
وتتضاعف الأزمة عند استعادة نسخ احتياطية قديمة للمحفظة أو مزامنة عدة أجهزة صلبة من نفس الكلمة المفتاحية. وقد أكدت دراسة مستقلة أجراها الباحثان أليكس برودين وكونور ديغان في مشروع Project Eleven أن هذا النموذج ينقل عبء الأمان الحرج إلى المحافظ وأنظمة الحفظ. ومع ذلك، يتيح بروتوكول SHRINCS خيار العودة إلى مسار التوقيع غير المحدود بحالة (بحجم 5,777 بايت) لاستعادة الأموال عند فقدان التزامن.
تأثير التحديث على وظائف المحافظ والأجهزة الصلبة
إن التحول إلى التشفير القائم على دوال التجزئة سيؤدي إلى تغييرات جذرية في أدوات المحافظ التي يعتمد عليها مستخدمو شبكة بيتكوين اليوم:
- فقدان ميزة اشتقاق المفاتيح غير المقواة من بروتوكول BIP32 التي تمكن المحافظ من المراقبة فقط (Watch-only) دون كشف المفاتيح الخاصة.
- صعوبة تطبيق التوقيعات متعددة الأطراف (Threshold Signatures) بكفاءة تضاهي أنظمة Schnorr الحالية.
- قيود الأداء على الأجهزة الصلبة؛ حيث تشير تحليلات شركة Ledger إلى أن توليد المفاتيح المقاومة للكم يستغرق عدة دقائق على الأجهزة التشفيرية الآمنة بسبب كثرة عمليات SHA-256 واستهلاك الذاكرة.
مقترحات تطوير شبكة بيتكوين القائمة تحت الدراسة
لا يزال النقاش حول حماية شبكة بيتكوين يتضمن مقترحات تحسين أخرى في طور المسودة:
- مقترح BIP 360: يُعرف باسم Pay-to-Merkle-Root، ويهدف إلى إلغاء إنفاق مسار المفاتيح في نظام Taproot لحماية المستخدمين من الهجمات الكمومية ذات التعرض الطويل.
- مقترح BIP 361: يحدد إطارًا زمنيًا لإلغاء استخدام توقيعات ECDSA وSchnorr التقليدية بشكل تدريجي لصالح آليات جديدة.
ويبقى التحدي الأكبر غير الحاسم هو مصير عملات بيتكوين المفقودة أو المهجورة التي لن ينتقل أصحابها إلى المعايير الجديدة، حيث دعت الهيئة الاستشارية للتشفير في منصة Coinbase إلى ضرورة بدء التخطيط الفني المبكر مع ترك قرارات التعامل مع الأصول القديمة لمجتمع البيتكوين.
إرسال تعليق