Văn hóa hard fork của Ethereum mang lại lợi thế về quản trị so với Bitcoin trước các mối đe dọa an ninh lượng tử

Một bản ghi chú nghiên cứu do Citi công bố trong tuần này cảnh báo rằng các tiến bộ trong tính toán lượng tử có thể làm giảm đáng kể thời gian cần thiết để tấn công các cơ chế mật mã đang được sử dụng để bảo vệ tài sản kỹ thuật số. Theo Citi, rủi ro có thể xuất hiện sớm nhất vào giai đoạn 2030–2032. Trong đánh giá này, Bitcoin được cho là dễ tổn thương hơn Ethereum một cách có ý nghĩa, không chỉ vì khác biệt kỹ thuật, mà còn do “khoảng trống quản trị” khiến việc di chuyển mật mã học trở nên cực kỳ khó khăn trên mạng Bitcoin.

Vì sao lượng tử có thể ảnh hưởng đến bảo mật chữ ký số

Citi nêu rằng cả Bitcoin và Ethereum đều dựa vào ECDSA (thuật toán chữ ký số dựa trên đường cong elliptic) để bảo vệ tiền của người dùng. Cơ chế này dựa trên giả định rằng việc suy ra khóa riêng từ khóa công khai là bài toán không khả thi trong thời gian thực tế đối với máy tính cổ điển.

Khi máy tính lượng tử đủ mạnh chạy thuật toán Shor, bài toán nói trên có thể chuyển từ thời gian không khả thi sang thời gian đa thức. Khi đó, việc suy derivation khóa riêng từ khóa công khai có thể trở nên tính toán được, tạo ra rủi ro đối với an ninh chuỗi khối.

Khoảng trống trong cửa sổ thời gian giao dịch

Citi cũng nhấn mạnh một điểm thực hành: khóa công khai chỉ được lộ khi giao dịch được phát đi. Tuy nhiên, tồn tại một khoảng trống giữa thời điểm phát đi và thời điểm giao dịch được xác nhận. Trong khoảng thời gian này, một kẻ tấn công có thể khai thác khả năng tính toán lượng tử để suy ra khóa riêng và chuyển tiền trước khi giao dịch gốc được xác nhận.

Mốc thời gian lượng tử và ước tính từ lộ trình phần cứng

Bản ghi chú của Citi xuất hiện trong bối cảnh lộ trình phần cứng lượng tử của Google tiếp tục bị ràng buộc về thời gian. Các nhà nghiên cứu của Google ước tính rằng một máy lượng tử 500.000 qubit có thể phá vỡ mã hóa elliptic-curve hiện tại chỉ trong vài phút. Mục tiêu Q-Day được nêu là năm 2032, dù một số nghiên cứu độc lập cho rằng mốc này có thể đến sớm vào năm 2030.

Citi cho rằng dù “hai máy chưa tồn tại hôm nay”, quỹ đạo phát triển không còn là vấn đề lý thuyết.

Số liệu về mức độ phơi nhiễm trên Bitcoin

Theo phân tích của Citi, từ 6,7 đến 7 triệu BTC đang nằm trong các ví mà khóa công khai đã được tiết lộ, tạo thành một mục tiêu tập trung và cố định. Trong đó, khoảng 1 triệu BTC được cho là thuộc về nhân vật ẩn danh Satoshi Nakamoto và vẫn ở các định dạng địa chỉ đầu tiên dễ bị tấn công. Giá trị nắm giữ được ước tính khoảng 82 tỷ USD theo giá hiện tại.

Citi gắn rủi ro này với giả định rằng độ cứng của logarit rời rạc trên các đường elliptic có thể bị suy giảm khi máy tính lượng tử liên quan mật mã (CRQC) vượt ngưỡng và có khả năng sửa lỗi đủ để chạy Shor trên các đường cong 256-bit.

Ethereum: “văn hóa hard fork” và lợi thế quản trị cấu trúc

Trong phần đánh giá về Ethereum, Citi cho rằng điểm khác biệt không nằm ở thiết kế mật mã hiện tại của Ethereum. Ethereum cũng sử dụng ECDSA và do đó về mặt kỹ thuật vẫn đối mặt với cùng vector tấn công Shor như Bitcoin.

Điểm khác biệt được Citi nhấn mạnh là tốc độ quản trị và khả năng phối hợp để thay đổi giao thức. Cộng đồng nhà phát triển Ethereum và cơ sở cổ đông được mô tả là có khả năng thực hiện các thay đổi mang tính “disruptive” trong các timeline tương đối ngắn.

Các mốc nâng cấp thể hiện năng lực phối hợp

Cuộc hợp nhất mạng lưới vào tháng 9/2022 chuyển từ Proof-of-Work sang Proof-of-Stake, được mô tả là thay đổi có quy mô tương đương với một di dân mật mã lượng tử được đề xuất, nhưng không tạo ra chuỗi tách.

Trong chuỗi nâng cấp, Citi cũng đề cập đến EIP-1559, nâng cấp Dencun và bản vá Pectra sắp tới như các ví dụ về thay đổi giao thức phối hợp, multi-client được thực thi thông qua cơ chế quản trị tương tự mà một di dân tương thích lượng tử sẽ cần.

Hướng tiếp cận chuẩn bị cho di cư PQC

Vitalik Buterin được dẫn trong nội dung gốc với quan điểm rằng nếu máy tính lượng tử tiến tới ngưỡng phá vỡ ECDSA, Ethereum sẽ có nhiều năm cảnh báo trước và có thể “hard fork sang các sơ đồ chữ ký mới” trong khoảng thời gian đó.

Nội dung cũng đề cập việc Ethereum Foundation thảo luận các đường đi di cư PQC tận dụng account abstraction, đặc biệt là ví hợp đồng thông minh tương thích ERC-4337, nhằm cho phép cơ chế khóa lai: người dùng duy trì cả khóa ECDSA và khóa chống lượng tử, sau đó xoay vòng sang chữ ký PQC thông qua một ví hợp đồng mà không bắt buộc người dùng tự quản lý di chuyển khóa thủ công.

Trong số các lựa chọn, CRYSTALS-Dilithium của NIST được nêu như một thuật toán ứng viên cho tiêu chuẩn chữ ký dựa trên lattice cho một kịch bản di cư như vậy.

Bitcoin: rào cản quản trị và “vấn đề phối hợp”

Vị thế của Bitcoin được mô tả là có cấu trúc khác biệt. Mô hình đồng thuận bảo thủ của Bitcoin được cho là tạo ra các trở ngại đáng kể đối với việc thay đổi giao thức nhanh chóng theo mức độ sẵn sàng mà di cư lượng tử đòi hỏi.

Citi Analysts gắn nhãn BIP-360 và BIP-361 là các nâng cấp cần theo dõi, nhưng chưa đạt tới giai đoạn đồng thuận.

Nội dung cũng dẫn lời Giám đốc điều hành Fireblocks, Michael Shaulov, phát biểu tại Finacial Times Digital Asset Summit, mô tả thách thức lượng tử của Bitcoin là “vấn đề phối hợp chủ yếu”. Ông thừa nhận rằng các thuật toán tồn tại, nhưng cho rằng sự phối hợp xã hội và quản trị vẫn là ràng buộc.

Tác động và nhận định trọng tâm của Citi

Tổng hợp lại, Citi cho rằng khi các đột phá tính toán lượng tử tiến triển, thông tin gây hoảng sợ có thể được dự đoán trước, và lượng tử có thể tác động đến an ninh tiền mã hóa hiện tại chỉ sau nhiều năm nữa. Tuy vậy, Citi nhấn mạnh rằng thị trường vẫn còn nhiều mối quan tâm cấp bách hơn, và đây được xem là “tiếng ồn”.

Trong bức tranh rủi ro dài hạn, điểm nhấn của Citi là khả năng di chuyển mật mã học: Ethereum được đánh giá có lợi thế hơn nhờ “văn hóa hard fork” và tốc độ quản trị, trong khi Bitcoin bị đặt vào thế bất lợi hơn do khoảng trống quản trị khiến việc triển khai thay đổi trở nên khó khăn.