بلاکچین مقاوم در برابر حملات کوانتومی: راهکاری برای آینده

بلاکچین به عنوان یک دفتر کل توزیع‌شده با تحمل خطای بیزانسی بالا، امکان ایجاد اعتماد میان کاربران مختلف را فراهم کرده و کاربردهای گسترده‌ای در زمینه‌های مالی، قراردادهای هوشمند و حتی بهداشت و درمان پیدا کرده است. یکی از چالش‌های اصلی این فناوری، آسیب‌پذیری آن در برابر رایانه‌های کوانتومی است که قادرند مشکلات پیچیده‌ای را در زمانی کوتاه حل کنند و امنیت رمزنگاری فعلی را به خطر بیندازند. این مقاله به معرفی راهکاری برای محافظت از بلاکچین در مقابل حملات کوانتومی می‌پردازد و آزمایشی برای اجرای یک پلتفرم بلاکچین امن ارائه می‌دهد.

پیشنهاد ویژه: دوره آموزش بلاکچین

مشکلات امنیتی بلاکچین در برابر رایانه‌های کوانتومی

بلاکچین‌های فعلی برای تضمین امنیت، از امضاهای دیجیتال و توابع هش رمزنگاری استفاده می‌کنند که به حل مشکلات پیچیده ریاضی متکی هستند. اما رایانه‌های کوانتومی می‌توانند با استفاده از الگوریتم‌های خاصی مانند شُر و گروور، به سرعت مشکلاتی مانند فاکتورسازی و محاسبه معکوس تابع هش را حل کرده و امنیت بلاکچین را تهدید کنند. در نتیجه، احتمال حملات ۵۱ درصدی که در آن یک گروه از کاربران با قدرت محاسباتی زیاد کنترل شبکه را به دست می‌گیرند، بیشتر می‌شود.

راهکار پیشنهادی: بلاکچین امن با توزیع کلید کوانتومی (QKD)

در این تحقیق، از پروتکل توزیع کلید کوانتومی (QKD) برای فراهم‌سازی احراز هویت مقاوم در برابر حملات کوانتومی استفاده شده است. QKD با استفاده از قوانین فیزیک کوانتوم، کلیدهایی بین دو طرف ارتباط برقرار می‌کند که امنیت اطلاعاتی غیرقابل نقضی دارند. این کلیدها می‌توانند برای احراز هویت در بلاکچین به کار روند و از بلاکچین در برابر تهدیدات رایانه‌های کوانتومی محافظت کنند.

طراحی و آزمایش بلاکچین کوانتومی

در این پژوهش، پروتکل توزیع کلید کوانتومی با استفاده از یک شبکه فیبر نوری شهری در مسکو آزمایش شده است. بلاکچینی با چهار گره (node) در این شبکه طراحی شد که هر گره از طریق پروتکل‌های ایمن کوانتومی با دیگر گره‌ها ارتباط برقرار می‌کند. همچنین برای اجتناب از مشکلاتی نظیر «چنگال» که در آن چند نسخه مختلف از یک بلاک تولید می‌شود، از یک پروتکل پخش امن و الگوریتمی خاص برای توافق در شبکه استفاده شده است که امنیت اطلاعاتی بالایی دارد و احتمال خطا در شبکه را کاهش می‌دهد.

نتایج و چشم‌انداز آینده

این آزمایش نشان داد که استفاده از QKD در بلاکچین نه تنها امکان‌پذیر است، بلکه مقاومت بالایی در برابر حملات کوانتومی دارد. با پیشرفت‌های آتی در حوزه ارتباطات کوانتومی، به خصوص پروژه‌های اینترنت کوانتومی جهانی، می‌توان این فناوری را به مقیاس‌های بزرگ‌تر و در سطح بین‌المللی گسترش داد.

نتیجه‌گیری
بلاکچین مقاوم در برابر حملات کوانتومی می‌تواند راهکاری اساسی برای محافظت از سیستم‌های مالی و داده‌های حساس در برابر تهدیدات رایانه‌های کوانتومی باشد. این پروتکل با تضمین احراز هویت کوانتومی، شفافیت و یکپارچگی اطلاعات را حفظ می‌کند و به عنوان پایه‌ای برای نسل بعدی پلتفرم‌های امن بلاکچین شناخته خواهد شد.

KIKTENKO, Evgeniy O., et al. Quantum-secured blockchain. Quantum Science and Technology, 2018, 3.3: 035004.‏

لینک مقاله اصلی