如今,量子计算机技术发展得极为迅速。它的计算能力超强,这使得现有的区块链加密体系处于很危险的状况。怎样对区块链技术进行升级,以抵御量子计算机的破解,已经成为一个亟待解决的问题!
加密危机
区块链的安全在很大程度上依赖于加密技术。以往,它是借助复杂的加密算法来确保数据安全的。但是,量子计算机问世之后,情况便发生了转变。
量子计算机凭借量子比特的叠加特性和纠缠特性,其计算能力比传统计算机强很多。它能够在短时间内破解传统加密算法,这给区块链带来了前所未有的安全风险。就如 2023 年一些实验室所展现的成果,已经让区块链行业的从业者非常担忧。
密码算法替换
目前广泛使用在区块链中的有 RSA 算法,还有椭圆曲线加密算法等。这些算法的安全性是由数学难题的复杂性来予以保障的。可是,在量子计算机面前,它们却显得极为脆弱,轻易就被攻破了。
格的密码体制具备替换现有的加密和签名算法的能力。比如 NewHope 算法,它能够在量子计算机的环境里安全地进行密钥交换。编码类的密码体制,像 McEliece 密码体制,能够依据解码问题的困难程度,为区块链提供安全的加密以及签名功能。
新技术引入
量子密钥分发(QKD)技术能给区块链带来新的安全保障。它借助量子力学原理,能够达成密钥的安全分发。将其与传统密钥管理系统相融合,便可提升安全性。
2024 年,有企业在密钥生成环节将 QKD 技术与传统管理系统相结合。在密钥分发等环节也进行了此类尝试。多方计算技术可被引入共识过程,它既能保护节点隐私,又能防止量子计算机对共识造成破坏。
架构优化
当前,区块链的共识机制存在隐患,可能会受到量子攻击。工作量证明机制存在两个问题,一是耗时,二是成本高。对架构进行优化这件事已经非常紧迫了。
在工作量证明的共识机制这方面,会把权益证明等其他验证方式和它相结合。像在一些小型区块链项目中,会尝试运用混合共识机制,这样能提升攻击者的攻击难度。并且会引入多方计算技术,目的是保护节点隐私以及防止数据泄露。
硬件支持
量子安全芯片可以提升加密的效率,也能提升解密的效率。同时,它还能够减少计算资源的消耗。2024 年上半年,已经有企业成功地研发出了相关的芯片产品。
可信执行环境(TEE)可以对区块链安全提供进一步的保障。在 TEE 里执行关键的加密和解密操作,能够提升系统抵御攻击的能力,并且可以避免遭受量子计算机的暴力破解。
持续监测研究
实时监测很重要,需要监测量子计算机技术的进展。要建立监测系统,以便能及时发现新的进展情况,从而为区块链的安全调整相应策略。比如,国外有专门团队对量子技术的动态进行监测。
投入资源去开展新的防护手段研究。一方面聚焦于量子加密货币的研究,另一方面着力于后量子区块链架构等方面的研究。借助这些研究去探寻新的安全保障途径,以此为区块链未来的安全发展筑牢根基。
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