Coinbase เสนอแนวทางปกป้อง Bitcoin จากความเสี่ยงควอนตัม

Coinbase เผยแพร่ข้อเสนอแนะเมื่อวันอังคาร โดยระบุแนวทางที่ Bitcoin จะค่อยๆ นำลายเซ็นดิจิทัลที่ต้านทานควอนตัมมาใช้ พร้อมทั้งปกป้องกระเป๋าเงินที่มีอยู่และการถือครองของสถาบัน บริษัทซึ่งระบุว่าถือครอง BTC ที่มีอยู่ประมาณ 5% ในการดูแล เรียกร้องให้มีการออกแบบธุรกรรมที่ยืดหยุ่น การปกป้องกระเป๋าเงินที่แข็งแกร่งขึ้น และกระบวนการย้ายที่ไม่ขึ้นอยู่กับการแก้ไขข้อพิพาททั้งหมดเกี่ยวกับเหรียญรุ่นเก่า

ในเอกสารวันที่ 13 ตุลาคม Coinbase อธิบายว่าการเปลี่ยนผ่านของ Bitcoin ไปสู่ความปลอดภัยที่ต้านทานควอนตัมนั้นเกี่ยวข้องมากกว่าการแนะนำอัลกอริทึมลายเซ็นดิจิทัลใหม่ นักพัฒนาต้องพิจารณาค่าธรรมเนียมธุรกรรม ความจุของเครือข่าย ความเข้ากันได้ของกระเป๋าเงิน และความสามารถของโหนด Bitcoin ในการตรวจสอบธุรกรรมอย่างอิสระ

บริษัทเตือนว่าการเปลี่ยนแปลงฉันทามติและการย้ายกระเป๋าเงินมักต้องใช้เวลาหลายปีในการวางแผนและประสานงาน บริษัทสนับสนุนให้นักพัฒนาเริ่มเตรียมการก่อนที่นักวิจัยจะสาธิตคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทรงพลังพอที่จะทำลายลายเซ็นการเข้ารหัสที่มีอยู่ของ Bitcoin

ปัจจุบัน Bitcoin อาศัยการเข้ารหัสแบบเส้นโค้งวงรี รวมถึงลายเซ็น ECDSA และ Schnorr เพื่ออนุมัติธุรกรรม คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทรงพลังเพียงพอในทางทฤษฎีสามารถดึงคีย์ส่วนตัวจากคีย์สาธารณะที่เปิดเผย ทำให้ผู้โจมตีสามารถใช้จ่ายเงินโดยไม่ได้รับอนุญาต

ข้อเสนอนี้ไม่ได้อ้างว่าเครื่องดังกล่าวมีอยู่ในปัจจุบันหรือการป้องกันการเข้ารหัสของ Bitcoin ถูกทำลาย Coinbase อธิบายว่าภัยคุกคามนี้เป็นความเป็นไปได้ในอนาคตที่ต้องเตรียมการก่อนที่เทคโนโลยีที่จำเป็นจะพร้อมใช้งาน

บริษัทได้เริ่มเตรียมระบบการดูแลของตนเองสำหรับความปลอดภัยหลังควอนตัมแล้ว งานของบริษัทรวมถึงการหารือกับนักวิจัย Bitcoin การมีส่วนร่วมทางวิศวกรรมในโครงการโอเพนซอร์ส และการเข้าร่วมใน Bitcoin Security Consortium

งานวิจัยก่อนหน้านี้ของ Coinbase เกี่ยวกับความเสี่ยงควอนตัมของ Bitcoin เรียกร้องให้เริ่มวางแผนการย้ายก่อนที่ผู้โจมตีควอนตัมที่ใช้งานได้จริงจะปรากฏขึ้น คณะกรรมการที่ปรึกษาอิสระของบริษัทสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีป้องกัน ขณะที่ปล่อยให้การตัดสินใจเกี่ยวกับเงินที่ไม่สามารถเข้าถึงได้หรือถูกทิ้งร้างเป็นหน้าที่ของกระบวนการกำกับดูแลของ Bitcoin

เอกสารเดือนตุลาคมของ Coinbase ขยายการอภิปรายดังกล่าวโดยระบุข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับกระเป๋าเงิน รูปแบบธุรกรรม และการดูแลของสถาบัน บริษัทเน้นย้ำว่าข้อเสนอแนะของบริษัทยังคงเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการพัฒนาที่กำลังดำเนินอยู่ ไม่ใช่การตัดสินใจขั้นสุดท้ายเกี่ยวกับการออกแบบความปลอดภัยในอนาคตของ Bitcoin

Coinbase สนับสนุน BIP-360 และกระเป๋าเงิน Bitcoin ที่ยืดหยุ่น

ในบรรดาแนวทางเทคนิคที่เสนอ Coinbase ระบุว่า BIP-360 และ P2TRv2 เป็นการออกแบบที่ควรพิจารณาสำหรับการเปลี่ยนผ่านของ Bitcoin ทั้งสองแบบมีเป้าหมายเพื่อให้โครงสร้างธุรกรรมที่ยืดหยุ่นซึ่งสามารถรองรับระบบลายเซ็นดิจิทัลใหม่ได้

BIP-360 แนะนำ Pay-to-Merkle-Root หรือ P2MR ซึ่งเป็นประเภทเอาต์พุตธุรกรรมที่เสนอโดยอิงจากสถาปัตยกรรม Taproot ที่มีอยู่ของ Bitcoin การออกแบบนี้ลบตัวเลือกการใช้จ่ายแบบ key-path ของ Taproot ซึ่งเปิดเผยคีย์สาธารณะที่อาจเสี่ยงต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทรงพลังเพียงพอ

ข้อกำหนดอย่างเป็นทางการของ BIP-360 อธิบายว่า P2MR เป็นการเปลี่ยนแปลงแบบ soft-fork ที่เสนอขึ้นเพื่อป้องกันการโจมตีแบบ long-exposure ที่เกี่ยวข้องกับคีย์สาธารณะ มันไม่ได้แนะนำอัลกอริทึมลายเซ็นหลังควอนตัมอย่างอิสระหรือป้องกันการโจมตีควอนตัมทุกประเภท ข้อเสนอนี้ยังคงอยู่ในสถานะร่าง

Coinbase แนะนำว่าการออกแบบเอาต์พุตที่ยืดหยุ่นอาจช่วยให้นักพัฒนาแนะนำหรือเปลี่ยนอัลกอริทึมการเข้ารหัสได้โดยไม่ต้องออกแบบโครงสร้างธุรกรรมของ Bitcoin ใหม่ทุกครั้ง ความยืดหยุ่นดังกล่าวจะต้องมีกฎที่ชัดเจนสำหรับการตรวจสอบธุรกรรม สิทธิ์การใช้จ่าย และการระบุลายเซ็น

บริษัทแนะนำให้ตรวจสอบอัลกอริทึมลายเซ็นหลังควอนตัมโดยเฉพาะ รวมถึง ML-DSA, SLH-DSA และ FN-DSA เมื่อมาตรฐานที่เกี่ยวข้องพร้อมใช้งาน บริษัทระบุว่า SHRINCS ซึ่งเป็นการออกแบบลายเซ็นแบบแฮชขนาดกะทัดรัดที่เสนอ เป็นอีกหนึ่งตัวเลือกที่ต้องประเมินเพิ่มเติม

ตามที่ Coinbase ระบุ นักพัฒนาควรประเมินขนาดของลายเซ็น ความเร็วในการประมวลผล ค่าธรรมเนียมธุรกรรม และความเข้ากันได้ของฮาร์ดแวร์ก่อนเลือกแนวทาง ลายเซ็นที่ใหญ่ขึ้นอาจเพิ่มความต้องการพื้นที่บล็อกและเพิ่มต้นทุนธุรกรรมระหว่างการย้ายขนาดใหญ่

การทดสอบ BIP-360 ก่อนหน้านี้บน Bitcoin quantum testnet แสดงให้เห็นธุรกรรม P2MR เชิงทดลอง ในเดือนมีนาคม BTQ Technologies รายงานการสนับสนุนการสร้างที่อยู่ การเติมเงิน การลงนาม และการยืนยันธุรกรรมบนเครือข่ายทดสอบของตน การนำไปใช้ดังกล่าวไม่ได้แสดงถึงการเปิดใช้งาน BIP-360 บน Bitcoin mainnet

กระเป๋าเงิน Bitcoin อาจรองรับลายเซ็นเก่าและใหม่

สำหรับการย้ายเอง Coinbase แนะนำให้ประเมินระบบแบบเป็นขั้นตอนที่อนุญาตให้ผู้ใช้ Bitcoin นำการป้องกันที่แข็งแกร่งขึ้นมาใช้ก่อนที่ลายเซ็นเก่าจะถูกยกเลิก

แนวทางหนึ่งที่เป็นไปได้เกี่ยวข้องกับกระเป๋าเงินไฮบริดที่มีวิธีการใช้จ่ายทางเลือกสองแบบ ผู้ใช้สามารถอนุมัติธุรกรรมผ่านลายเซ็น ECDSA หรือ Schnorr ที่มีอยู่ ในขณะที่คีย์หลังควอนตัมแยกต่างหากจะให้เส้นทางการใช้จ่ายอีกทางหนึ่ง

Coinbase อธิบายการจัดเรียงนี้ว่าเป็นโครงสร้าง 1-of-2 ที่เป็นไปได้ การออกแบบนี้อาจช่วยให้ผู้ใช้ก้าวไปสู่ความปลอดภัยที่ต้านทานควอนตัมได้โดยไม่ต้องรอให้นักพัฒนาจัดการรายละเอียดทั้งหมดของนโยบายในอนาคตที่ควบคุมลายเซ็น Bitcoin รุ่นเก่า

บริษัทเสนอให้ประเมินเอาต์พุตแบบ post-quantum-only สำหรับผู้ที่นำไปใช้ก่อน พร้อมกับกลไกที่ตั้งใจลดการเปิดเผยคีย์สาธารณะระหว่างธุรกรรม ข้อจำกัดในอนาคตที่เป็นไปได้สำหรับการชำระเงินไปยังประเภทที่อยู่เก่าจะต้องพิจารณาแยกต่างหาก

การดูแลของสถาบันสร้างข้อกำหนดเพิ่มเติม Coinbase กล่าวว่าระบบลายเซ็นใหม่ควรยังคงเข้ากันได้กับการคำนวณแบบหลายฝ่าย หรือ MPC ซึ่งเป็นเทคนิคความปลอดภัยที่อนุญาตให้หลายฝ่ายหรือระบบมีส่วนร่วมในการลงนามการเข้ารหัส

Coinbase แสดงความกังวลเป็นพิเศษเกี่ยวกับอัลกอริทึมลายเซ็นแบบ stateful ซึ่งต้องการให้ระบบติดตามข้อมูลระหว่างการดำเนินการลงนาม การใช้สถานะการลงนามซ้ำอาจสร้างจุดอ่อนด้านความปลอดภัย รวมถึงการปลอมแปลงลายเซ็นที่อาจเกิดขึ้น

ตามเอกสาร ผู้ดูแลขนาดใหญ่ดำเนินการโครงสร้างพื้นฐานการลงนามข้ามเซิร์ฟเวอร์และสถานที่หลายแห่ง การประสานงานลายเซ็นแบบ stateful ข้ามระบบเหล่านั้นอาจทำให้เกิดความยากลำบากในการดำเนินงานหากบันทึกสูญหาย ถูกทำซ้ำ หรือกู้คืนไม่ถูกต้อง

บริษัทแนะนำให้รักษาตัวเลือกการลงนามแบบ stateless หาก Bitcoin สนับสนุนอัลกอริทึมหลังควอนตัมแบบ stateful ในที่สุด นักพัฒนาควรให้คำแนะนำที่ชัดเจนแก่ผู้ให้บริการกระเป๋าเงินสำหรับการจัดการสถานะการลงนามและการกู้คืนอย่างปลอดภัยจากความล้มเหลว

งานก่อนหน้านี้ของ Coinbase เกี่ยวกับการดูแลหลังควอนตัมตรวจสอบว่าสถาบันสามารถเตรียมตัวสำหรับระบบการเข้ารหัสที่แตกต่างกันได้อย่างไรก่อนที่นักพัฒนา Bitcoin จะเลือกมาตรฐานสุดท้าย การอภิปรายในเดือนกันยายนรวมถึงทางเลือกที่เป็นไปได้ที่เกี่ยวข้องกับโมดูลความปลอดภัยฮาร์ดแวร์ที่ตั้งโปรแกรมได้

Coinbase เรียกร้องให้แยกการอภิปรายเกี่ยวกับ Bitcoin ที่สูญหาย

อีกประเด็นที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขเกี่ยวข้องกับ Bitcoin ที่ถืออยู่ในกระเป๋าเงินเก่าที่อาจไม่เคยย้ายไปยังที่อยู่ที่ต้านทานควอนตัม

Coinbase ระบุหลายประเภทที่ต้องให้ความสนใจ รวมถึงกระเป๋าเงินที่มีคีย์สาธารณะที่เปิดเผย การถือครองที่ไม่ได้ใช้งาน คีย์ส่วนตัวที่สูญหาย และ Bitcoin ที่เกี่ยวข้องกับช่วงปีแรกๆ ของสกุลเงินดิจิทัล

เหรียญบางส่วนอาจยังอยู่ภายใต้ความเป็นเจ้าของที่ถูกต้องตามกฎหมาย ในขณะที่เหรียญอื่นๆ อาจไม่สามารถเข้าถึงได้อย่างถาวร บริษัทกล่าวว่านโยบายการย้ายในอนาคตจะต้องพิจารณาว่าเงินดังกล่าวสามารถเคลื่อนย้ายได้หรือไม่หลังจากข้อจำกัดเกี่ยวกับลายเซ็นเก่ามีผลบังคับใช้

เอกสารกล่าวถึงวิธีการกู้คืนที่เป็นไปได้ที่เกี่ยวข้องกับข้อมูล seed ของกระเป๋าเงิน การพิสูจน์การเข้ารหัส และข้อผูกมัดธุรกรรม Coinbase เตือนว่ากลไกการกู้คืนใดๆ จะต้องปลอดภัยต่อผู้โจมตีที่เข้าถึงได้เฉพาะคีย์สาธารณะที่เปิดเผย

คำถามนี้ปรากฏในข้อเสนอการพัฒนา Bitcoin แยกต่างหาก BIP-361 ซึ่งมีชื่อว่า Post Quantum Migration and Legacy Signature Sunset เสนอให้ค่อยๆ จำกัดลายเซ็นเก่าหลังจากระบบเอาต์พุตหลังควอนตัมพร้อมใช้งาน ร่างของมันอธิบายการย้ายแบบเป็นขั้นตอนตามด้วยกฎที่เข้มงวดขึ้นสำหรับธุรกรรมแบบ legacy

BIP-361 ยังคงเป็นข้อเสนอและยังไม่ถูกเปิดใช้งาน ผู้เขียนระบุตารางเวลาที่เป็นไปได้ซึ่งเกี่ยวข้องกับช่วงเปลี่ยนผ่านเริ่มต้นและข้อจำกัดที่ตามมาสำหรับการใช้จ่ายแบบ legacy โดยการจัดการการกู้คืนยังคงต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม

Coinbase แนะนำให้หารือเกี่ยวกับการตัดสินใจดังกล่าวแยกจากการพัฒนาทางเทคนิคของลายเซ็นหลังควอนตัม บริษัทกล่าวว่าความขัดแย้งเกี่ยวกับเงินที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ไม่ควรขัดขวางการทำงานเกี่ยวกับการป้องกันสำหรับกระเป๋าเงินที่ใช้งานอยู่

เอกสารระบุความต้องการการทดสอบเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องกับการตรวจสอบธุรกรรม กระเป๋าเงินฮาร์ดแวร์ ต้นทุนค่าธรรมเนียม การแพร่กระจายบล็อก และเวลาที่ต้องใช้ในการย้ายการถือครอง Bitcoin ที่อาจมีความเสี่ยง Coinbase เรียกร้องให้มีกระบวนการประเมินที่ทำซ้ำได้ซึ่งเปรียบเทียบระบบลายเซ็นทางเลือกภายใต้สภาพเครือข่ายที่สมจริง

เอกสารวันที่ 13 ตุลาคมไม่ได้กำหนดเส้นตายสำหรับผู้ใช้ Bitcoin ในการย้าย รับรองอัลกอริทึมลายเซ็นสุดท้ายที่เฉพาะเจาะจง หรือประกาศวันที่เปิดใช้งานที่เสนอ บริษัทกล่าวว่างานต่อไปจะดำเนินการผ่านการหารือกับนักวิจัย นักพัฒนา และผู้มีส่วนร่วมโอเพนซอร์ส