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量子计算机的出现是否会摧毁比特币?

比特币正在以一个惊人的速度席卷全球。比特币是一种分布式存储的数字货币,它是一个很安全的支付平台,任何人都可以很方便的使用它。

比特币不受政府和货币政策的影响,可以很方便的点对点支付。

比特币的数量被规定为2100万枚。多年来,世界各国不断的发行或者超发货币,导致货币不断的贬值,所以很多投资者期望通过比特币来抵抗通货膨胀。

正是因为比特币的独立性和稀有性,使得人们不断追捧比特币。2017年比特币的价值急剧上升,由年初的2500元上涨到50000元,价值翻了20倍!

截止11月份初,加密货币市场的总价值已经达到为1500亿美元!

比特币的一个重要特点是它的安全性。比特币的安全性是基于难以破解的加密协议来防止被盗或复制。换句话说,它使用了数学函数,在一个方向上计算或许会很容易,但在其他方面却很困难——至少对于普通的计算机来说是这样的。然而量子计算机可以轻易的破解加密协议。

目前,各国都在积极研发量子计算机和应用技术。这引发了一个迫切的问题:比特币是否可以应对未来几年可能出现的各种量子攻击?

新加坡国立大学Divesh和他的工作伙伴在研究了量子计算机对比特币构成的威胁后,明确表示危险是真实存在的,而且迫在眉睫。

我们先了解一下区块链。比特币的交易信息存储在一个分布式分类记账簿上。它分类记录了特定时间段内完成的所有交易,通常花费10分钟左右。这个集合称为区块,它包含了一个加密的哈希值,而这个哈希值包含了前一个区块的哈希值,以及链中的一个哈希值。因此,我们叫它区块链。

新的块必须包含一个称为nonce的数字,它具有一个特殊的属性。当这个nonce转化成哈希值后,结果必须小于某个特定的目标值。

考虑到nonce和区块内容,这很容易显示,这允许任何人验证块。但是生成nonce是非常耗时的,因为唯一的方法是通过蛮力来尝试一个接一个的数字,直到找到一个nonce。

这一过程被称为“采矿”,报酬则是比特币的奖励。

新区块放置在分布式分类账上,一旦被验证,就会被整合到区块链中。然后矿工们开始在下一个区块的工作。

偶尔,两个采矿组会发现不同的nonce,并声明两个不同的块。比特币协议规定,在这种情况下,进行了更多工作的区块将被整合到这个区块链中,而另一个则被丢弃。

这个过程有一个致命的弱点。如果一组矿工控制着网络上超过50%的计算能力,它总是能比其他49%的人更快地挖掘出块。在这种情况下,它能有效地控制了区块链。

掌握绝对算力的群体可以修改自己的交易记录,从而进行二次支付。它可以阻止区块确认部分或者全部交易。甚至可以阻止部分或者全部矿工开采到任何有效的区块。它可以“为所欲为”!

因此,Divesh特别研究了量子计算机在网络上变得强大的可能性。他们着眼于未来10年量子计算机的预计运行速度,并将其与传统硬件的功率进行比较。

他们的结论让世界各地的比特币矿商松一口气。大多数采矿都是由NVIDIA等公司生产的ASIC完成的。在未来10年左右的时间里,这种硬件可能会比量子计算机有速度优势。

我们发现,比特币所使用的证明工作对未来10年量子计算机的大幅加速具有相对的抵抗能力。这主要是因为专业的ASIC矿商可能会比初期的量子计算机的运行速度要快。

但另一种不同的威胁更令人担忧。比特币还有另一种加密安全功能,可以确保只有比特币的所有者才能使用比特币。这是基于公共密钥加密方案相同的数学原理。

其思想是所有者生成两个数字——一个是私钥,一个是公钥。公钥可以很容易地从私钥中生成,私钥却很难从公钥中生成。交易时可以使用签名来验证所有者持有的私钥,而不显示私钥。

通过这种方式,接收方可以验证所有者是否拥有私钥和有权使用比特币。

欺骗这个系统的唯一方法是使用公钥来计算私钥,这对于传统计算机来说是非常困难的。但是使用量子计算机,就很容易了。

量子计算机对于私钥的破译,会给比特币带来巨大风险。事实上,量子计算机的出现会对所有加密的方法带来挑战。

期待后续有更好的方案来解决这个问题!