Một đề xuất nghiên cứu mới cho rằng có thể giúp các giao dịch Bitcoin chống lại các cuộc tấn công lượng tử mà không cần thay đổi các quy tắc cốt lõi của mạng—một mục tiêu đang thu hút sự chú ý khi lo ngại về rủi ro mật mã trong tương lai ngày càng gia tăng.
Trong một bài nghiên cứu công bố ngày 9/4, Avihu Levy từ StarkWare đã trình bày “Quantum-Safe Bitcoin Transactions Without Softforks”, giới thiệu một cơ chế mang tên Quantum Safe Bitcoin (QSB). Thiết kế này nhằm bảo vệ giao dịch trước các mối đe dọa từ máy tính lượng tử, đồng thời vẫn tương thích với giao thức Bitcoin hiện tại.
Đề xuất tập trung vào một lỗ hổng đã được biết đến trong thiết kế hiện tại của Bitcoin. Các giao dịch tiêu chuẩn sử dụng chữ ký ECDSA trên đường cong secp256k1. Về lý thuyết, một máy tính lượng tử đủ mạnh chạy thuật toán Shor có thể phá vỡ hệ thống này bằng cách giải bài toán logarit rời rạc, từ đó cho phép kẻ tấn công giả mạo chữ ký và chi tiêu tài sản.
QSB thay thế sự phụ thuộc vào bảo mật đường cong elliptic bằng các giả định dựa trên hàm băm. Thay vì tin cậy hoàn toàn vào ECDSA, hệ thống sử dụng nó như một cơ chế xác minh, trong khi chuyển nền tảng bảo mật sang tính kháng pre-image của hàm băm. Cách tiếp cận này kế thừa từ các nghiên cứu trước như Binohash, vốn tích hợp chữ ký một lần (one-time signature) vào Bitcoin Script.
Cốt lõi của QSB là một “bài toán hash-to-signature”. Hệ thống sẽ băm một public key được tạo từ giao dịch bằng RIPEMD-160 và coi kết quả như một chữ ký ECDSA tiềm năng. Chỉ một tỷ lệ rất nhỏ các giá trị hash ngẫu nhiên đáp ứng được các điều kiện định dạng nghiêm ngặt để trở thành chữ ký hợp lệ, tạo ra một dạng proof-of-work. Xác suất thành công được ước tính khoảng 1 trên ~70,4 nghìn tỷ lần thử.
Bitcoin có thể chống lại tấn công lượng tử
Vì cơ chế này dựa trên tính chất của hàm băm thay vì độ khó của đường cong elliptic, nó vẫn an toàn trước thuật toán Shor. Một kẻ tấn công lượng tử chỉ đạt được lợi thế tăng tốc bậc hai từ thuật toán Grover, nên vẫn giữ được biên độ bảo mật đáng kể. Bài nghiên cứu ước tính mức kháng second pre-image khoảng 118-bit trong mô hình có sự hiện diện của Shor.
Cấu trúc này hoạt động trong giới hạn scripting hiện tại của Bitcoin, bao gồm giới hạn 201 opcode và kích thước script tối đa 10.000 byte. Nó sử dụng các cấu trúc script truyền thống và không yêu cầu thay đổi đồng thuận hay soft fork—một điểm có thể hấp dẫn với các developer lo ngại về việc phân mảnh giao thức.
Quy trình giao dịch gồm ba giai đoạn. Đầu tiên là giai đoạn “pinning”, tìm các tham số giao dịch phù hợp để tạo ra hash hợp lệ, cố định cấu trúc giao dịch. Tiếp theo, hai vòng digest sẽ chọn các tập con chữ ký nhúng để tạo thêm bằng chứng liên kết với hash giao dịch. Cuối cùng, giao dịch được hoàn thiện với đầy đủ preimage và dữ liệu xác minh.
Thiết kế này cũng có những đánh đổi. Các giao dịch QSB vượt quá giới hạn relay tiêu chuẩn, nên không thể lan truyền trên mạng theo thiết lập mặc định. Thay vào đó, cần gửi trực tiếp đến miner thông qua các dịch vụ như Slipstream. Ngoài ra, script cũng chiếm nhiều dung lượng và tài nguyên tính toán.
Dù vậy, chi phí để tạo một giao dịch hợp lệ vẫn nằm trong mức khả thi. Bài nghiên cứu ước tính chi phí tính toán khoảng 75–150 USD khi sử dụng GPU cloud, với khả năng mở rộng thông qua xử lý song song. Các thử nghiệm ban đầu cho thấy có thể giải được bài toán sau vài giờ với nhiều GPU.
Dự án vẫn chưa hoàn thiện. Dù paper và công cụ tạo script đã hoàn tất, một số bước trong quy trình—bao gồm việc tạo và broadcast giao dịch hoàn chỉnh—vẫn chưa được triển khai thực tế trên blockchain.
Tuy vậy, đề xuất này góp phần vào xu hướng nghiên cứu ngày càng tăng về cách Bitcoin có thể thích nghi với kỷ nguyên máy tính lượng tử. Bằng việc tránh thay đổi giao thức, QSB mở ra một hướng tiếp cận dựa trên các quy tắc hiện có thay vì nâng cấp đồng thuận—có thể sẽ định hình thêm các cuộc tranh luận về bảo mật dài hạn của mạng lưới.
Tuyên bố biên tập:
Chúng tôi sử dụng AI như một phần trong quy trình biên tập, bao gồm hỗ trợ nghiên cứu, tạo hình ảnh và đảm bảo chất lượng nội dung. Tất cả nội dung đều được đội ngũ biên tập kiểm duyệt và chịu trách nhiệm về tính chính xác và minh bạch. Hình ảnh do AI tạo ra chỉ sử dụng các công cụ được huấn luyện trên dữ liệu có bản quyền hợp lệ. Trong Bitcoin cũng như trong truyền thông: Đừng tin—hãy tự xác minh.
Micah lần đầu biết đến Bitcoin vào năm 2018 nhưng đã hoài nghi và đứng ngoài cuộc quá lâu. Từ năm 2021, anh bắt đầu đưa tin về crypto và kinh doanh, và hiện là phóng viên tin tức cho Bitcoin Magazine, có trụ sở tại North Carolina.
