Bitcoin hé lộ hướng ứng phó máy tính lượng tử: BIP-360, SHRINCS được đề xuất

Bitcoin (BTC) đang được đề xuất hai hướng ứng phó với máy tính lượng tử: một định dạng đầu ra mới giúp giảm thời gian khóa công khai bị lộ trên chuỗi, và một cơ chế chữ ký dựa trên SHA-256. Cả hai vẫn đang ở giai đoạn bản nháp và nghiên cứu, chưa được triển khai thực tế trên mạng lưới.

Theo WuBlockchain đưa tin lúc 7 giờ 59 phút sáng 15/9 (giờ Việt Nam), các hướng ứng phó lượng tử của Bitcoin hiện gồm BIP-360, SHRINCS, cùng phương án chuyển và khôi phục tài sản trước và sau khi máy tính lượng tử xuất hiện.

BIP-360 là đề xuất đưa vào một định dạng đầu ra mới của Bitcoin có tên Pay to Merkle Root (P2MR). P2MR giữ cấu trúc tương tự Pay to Taproot (P2TR) hiện tại, nhưng loại bỏ khóa nội bộ và cách chi tiêu theo đường dẫn khóa, nhằm giảm rủi ro khóa công khai bị lộ trong thời gian dài.

Tài liệu chính thức của BIP-360 cho biết P2MR cũng sẽ là nền tảng để kết nối với chữ ký kháng lượng tử trong tương lai. Tuy nhiên, bản thân đề xuất này không thể ngăn chặn mọi hình thức tấn công lượng tử.

Tấn công lượng tử được chia thành hai dạng: khai thác khóa công khai bị lộ lâu dài trên chuỗi, hoặc tấn công trong khoảng thời gian ngắn trước khi giao dịch được đưa vào khối. BIP-360 xử lý rủi ro lộ khóa dài hạn, còn để ngăn tấn công trong thời gian ngắn cần một cơ chế chữ ký kháng lượng tử riêng.

SHRINCS là phương án chữ ký dựa trên hàm băm được đề xuất để lấp khoảng trống này. Blockstream cho biết trong tài liệu giải thích về ứng phó lượng tử rằng độ an toàn của SHRINCS dựa trên khả năng kháng tiền ảnh (preimage resistance) của SHA-256, cùng nguyên lý với cơ chế bằng chứng công việc (proof-of-work) của Bitcoin.

Tài liệu do Blockstream công bố cho biết chữ ký dựa trên trạng thái của SHRINCS được thiết kế với kích thước 324 byte, kèm theo một phương án sao lưu tĩnh riêng để khôi phục tài sản trong trường hợp mất trạng thái chữ ký. Tuy vậy, để áp dụng lên mainnet, cần bổ sung mã lệnh tính toán riêng cho việc xác minh chữ ký và rà soát quy tắc đồng thuận.

Chữ ký dựa trên trạng thái là cơ chế đòi hỏi phải quản lý trạng thái nội bộ mỗi lần ký. Nếu trạng thái này bị mất hoặc sử dụng sai, việc vận hành an toàn cùng một khóa sẽ trở nên khó khăn. Vì vậy, SHRINCS không chỉ liên quan đến việc chuyển tài sản mà còn cần được xem xét cùng với cách vận hành ví và quy trình khôi phục.

Trọng tâm của BIP-360 không nằm ở việc triển khai ngay chữ ký kháng lượng tử. Đây gần như là cách tiếp cận theo từng giai đoạn: trước tiên xây dựng cấu trúc đầu ra giúp thu hẹp phạm vi lộ khóa công khai, sau đó mới kết nối công nghệ chữ ký riêng vào giao dịch và ví.

Vấn đề này từng được đề cập trong một bài viết trước đó về bản nháp kháng lượng tử của Bitcoin và bài toán kích thước chữ ký. Khi đó, kích thước chữ ký khác nhau tùy theo tham số và phiên bản của từng tài liệu, chưa có tiêu chuẩn so sánh cuối cùng, còn gánh nặng triển khai ví và thay đổi đồng thuận vẫn là vấn đề tồn đọng.

Hiện tại, theo tài liệu chính thức, BIP-360 vẫn ở trạng thái 'Draft' (bản nháp). Việc đề xuất được đưa vào danh sách BIP không đồng nghĩa với việc mạng lưới Bitcoin đã chấp nhận hay đạt được đồng thuận.

SHRINCS cũng chưa hoàn tất chứng minh bảo mật chính thức và quá trình rà soát độc lập. Blockstream cho biết bước tiếp theo là xây dựng đề xuất BIP và các thông số kỹ thuật cụ thể để xác minh chữ ký kháng lượng tử dựa trên hàm băm.

Thời điểm máy tính lượng tử thực sự đe dọa đến bảo mật của Bitcoin vẫn chưa được xác định. Tuy nhiên, việc chuyển tài sản liên quan đến nhiều yếu tố đan xen như cấu trúc địa chỉ, phương thức chữ ký, khôi phục ví và đồng thuận mạng lưới, nên khó có thể hoàn tất quá trình chuyển đổi chỉ bằng một công nghệ duy nhất.

Đối với nhà đầu tư, câu chuyện lần này không nằm ở giá mà là vấn đề chuyển đổi bảo mật của ví và mạng lưới. Điều được xác nhận hiện nay là hai hướng công nghệ BIP-360 và SHRINCS đã được đề xuất, còn việc mạng lưới có chấp nhận hay không, quá trình xác minh bảo mật và thủ tục chuyển đổi cho người dùng vẫn còn để ngỏ cho các thảo luận tiếp theo.