مشكلة أجهزة الكمبيوتر الكمومية مع العملات الرقمية ليست أنها ستمحو البيتكوين أو الإيثيريوم بين ليلة وضحاها، لكنها في النهاية ستكسر بعض المعادلات الرياضية التي تعتمد عليها كل سلاسل الكتل تقريبًا. هذا الفرق مهم جدًا. تحليل تقني حديث نشرته شركة StarkWare، الشركة المطورة لشبكة Starknet، يوضح أن الخطر الحقيقي الذي تواجهه شبكات البلوكتشين ليس سيناريو نهاية العالم الشامل، بل مجموعة من خمس نقاط ضعف محددة، لكل منها حلولها وجدولها الزمني الخاص.
كيف تهدد الحواسيب الكمومية تشفير البلوكتشين؟
الخطر الأساسي يأتي من خوارزمية واحدة تسبب معظم الضرر. خوارزمية شور، إذا عملت على حاسوب كمومي قوي بما فيه الكفاية، يمكنها العمل بشكل عكسي من المفتاح العام لاستعادة المفتاح الخاص خلفه — وهذا شيء لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر التقليدية فعله في أي إطار زمني عملي. هذه القدرة الواحدة هي التي تحول مخاوف أمان البلوكتشين من الكمبيوتر الكمومي من نظرية إلى شيء ملموس.
وفقًا لدليل StarkWare، تقريبًا كل المخاطر تتركز في ثلاث فئات من التشفير، ويتعامل الكمبيوتر الكمومي مع كل واحدة بشكل مختلف:
- التوقيعات الرقمية: تثبت أن معاملة ما تخص مالك المحفظة؛ خوارزمية شور يمكنها اشتقاق المفتاح الخاص من المفتاح العام وتوقيع المعاملات كأنها من هذا المستخدم.
- التشفير: يحافظ على خصوصية البيانات أثناء الانتقال، ونفس الخوارزمية تكسره أيضًا — مما يعني أن البيانات المسجلة اليوم يمكن فك تشفيرها بعد سنوات عندما يتطور العتاد.
- التجزئة: البصمات أحادية الاتجاه التي تقف خلف الأدلة والعناوين وحالة السلسلة، تتأثر غالبًا بخوارزمية أضعف تسمى جروفر، والتي تسرع التخمين لكنها نادرًا ما تشكل تهديدًا حقيقيًا — إلا عندما تعتمد التجزئة على توقيعات المنحنيات الإهليلجية، وفي هذه الحالة تنطبق خوارزمية شور عليها أيضًا.
حلول التشفير ما بعد الكمومي للبلوكتشين
حلول كل فئة تشفيرية موجودة بالفعل ومعتمدة كمعايير، وفقًا لنفس التحليل. للتوقيعات، المسار الموصى به هو خوارزميات ما بعد الكمومية مثل ML-DSA أو SLH-DSA أو Falcon-512 المقترحة. للتشفير، البديل المعتمد هو تبادل مفاتيح ما بعد الكمومي يسمى ML-KEM، والذي تم توحيده تحت معيار FIPS 203. التجزئة لا تحتاج إلى رياضيات جديدة إطلاقًا — تجزئة كبيرة بما فيه الكفاية مبنية على SHA-256 أو SHA-3 تبقى آمنة ضد الهجمات الكمومية.
هذه واحدة من أكثر النتائج المطمئنة في الدليل: الانتقال إلى التشفير ما بعد الكمومي للبلوكتشين ليس مشكلة بحثية تنتظر اكتشافًا جديدًا. الخوارزميات جاهزة. ما ينقص في معظم الحالات هو التنسيق للتطبيق عبر الشبكات الحية التي تحمل قيمة حقيقية.
خمسة أسطح حاسمة في البلوكتشين معرضة للهجمات الكمومية
الخطر الكمومي لا يضرب البلوكتشين كنقطة فشل واحدة — بل يظهر عبر خمسة أسطح مختلفة للانتقال، لكل منها آلية مختلفة وتعرض مختلف وحل مختلف.
المفاتيح والحسابات: حيث تكون الأموال أكثر عرضة للخطر
كل معاملة مصرح بها بتوقيع مرتبط بالمفتاح السري للمحفظة، واليوم هذا التوقيع يعتمد دائمًا تقريبًا على رياضيات المنحنيات الإهليلجية مثل ECDSA. الخطر هنا فوري ومالي: بمجرد أن تُجري المحفظة معاملة، يصبح مفتاحها العام مرئيًا على السلسلة، ويمكن للكمبيوتر الكمومي اشتقاق المفتاح الخاص وتوقيع المعاملات كأنه المالك. تقسيم الحراسة بين عدة أطراف عبر إعدادات التوقيع المتعدد أو الحسابات المتعددة الأطراف (MPC) لا يساعد، لأن المخطط الأساسي نفسه هو ما يتعرض للكسر. تفصيل واحد يحدد من يتعرض أولاً — لأن معظم العناوين هي مجرد تجزئة للمفتاح العام، الأموال غير المستخدمة تبقى مخفية حتى ينفقها المالك أول مرة.
الحل يتطلب استبدال مخطط توقيع الحساب بمخطط ما بعد كمومي، لكن الجزء الصعب ليس التشفير — بل الانتقال نفسه. معظم مخططات التوقيع مدمجة في البروتوكول بشكل ثابت، لذا تغييرها يتطلب شوكة صلبة منسقة تلمس أموال الجميع. حيث تكون الحسابات قابلة للبرمجة، يمكن للمستخدمين تحديث مخطط التوقيع الخاص بهم بدون أي تغيير على مستوى البروتوكول. يعمل Starknet بهذه الطريقة، والمحافظ ما بعد الكمومية تعمل بالفعل على شبكته الرئيسية، بما في ذلك تنفيذ مبني من قبل Open Zeppelin.
العقود الذكية والأوراكل وأنظمة الإثبات
بعيدًا عن المحافظ، البرامج التي تعمل على السلسلة والبيانات الخارجية التي تثق بها تحمل مخاطرها الخاصة. العقد الذكي الذي يضمّن فحص توقيع قديم يستمر في الثقة به حتى بعد كسر هذا المخطط. مفاتيح الأوراكل والعشوائية عادة مشتركة عبر تطبيقات كثيرة، لذا كسر واحد يصبح نظاميًا — تزوير توقيع أوراكل واحد يمكن أن يفسد كل العقود التي تقرأ ذلك المصدر في نفس الوقت. الحل هو عمل بيئي في الغالب: العقود ومزودو البيانات ينتقلون إلى توقيعات ما بعد الكمومية، ويفضل أن يكون ذلك على بروتوكولات تسمح لهم بالتحقق من المخططات الجديدة دون انتظار ترقية شاملة للشبكة.
أنظمة الإثبات تواجه انقسامًا موازيًا. إذا كان الإثبات يعتمد على رياضيات المنحنيات الإهليلجية — كما تفعل مخططات الإقران مثل التزامات KZG — يمكن للكمبيوتر الكمومي في النهاية تزوير إثبات لحالة لم تحدث أبدًا. الإثباتات المبنية على التجزئة لا تحمل مثل هذا الضعف. هذا هو نفس التمييز الذي يفصل بين zk-SNARKs و zk-STARKs بشكل أوسع: SNARKs تعتمد عادة على افتراضات المنحنيات الإهليلجية وغالبًا تتطلب مراسم إعداد موثوقة، بينما تعتمد STARKs فقط على مقاومة التصادم لدوال التجزئة، وهو افتراض أمان أكثر تحفظًا يصمد أمام الهجمات الكمومية. هذا هو السبب في أن الإثبات المبني على التجزئة، بدون اعتماديات المنحنيات الإهليلجية، يعامل كخيار أكثر متانة على المدى الطويل.
الإجماع والجسور عبر السلاسل وتشفير الشبكة
النهائية في البلوكتشين والثقة عبر السلاسل تعتمدان كلاهما على فحص مجموعة من توقيعات المدققين أو اللجان. تزوير مجموعة التوقيعات هذه يمكن المهاجم من تزوير النهائية نفسها أو تمرير سحب احتيالي من جسر — سيناريو خطير بشكل خاص لأن الجسور هي بالفعل الجزء الأكثر تعرضًا للهجوم في الكريبتو، مع سرقة مليارات الدولارات من خلال استغلالات تقليدية وحدها. الحل يتضمن ترحيل توقيعات المدققين واللجان والتسوية إلى مخططات ما بعد كمومية، وهو أسهل حيث تعيش منطق التوقيع داخل عقود قابلة للترقية. من المخطط أن ترحّل Starknet توقيع الإجماع الخاص بها على هذا الأساس. مع ذلك، أمان الجسور عبر السلاسل له سقف مشترك: شبكة الطبقة الثانية ترث تشفير السلسلة الأساسية، لذا لا توجد طبقة ثانية محمية بالكامل حتى ترحّل الطبقة الأولى الأساسية أيضًا.
السطح الخامس، تشفير نقل الشبكة، يغطي الاتصالات المشفرة بين العقد وبين المحافظ والشبكة. لأن السجلات العامة ليست سرية في المقام الأول، الهدف الحقيقي هو البيانات أثناء النقل — حركة المرور التي تُسجل اليوم وتُفك تشفيرها بعد سنوات عندما ينضج العتاد الكمومي، مع خطر انتحال هوية عقدة بعد كسر مفتاحها. العلاج هو تحويل تلك الحركة إلى تشفير ما بعد كمومي، وهو انتقال جارٍ بالفعل عبر الإنترنت الأوسع وليس شيئًا فريدًا لأي سلسلة واحدة.
نهج Starknet تجاه أمان البلوكتشين المقاوم للكموميات
ميزتان هيكليتان تحددان مقدار العمل المتبقي لأي سلسلة: الاعتماد على إثباتات مبنية على التجزئة بدلاً من رياضيات المنحنيات الإهليلجية، وامتلاك حسابات قابلة للبرمجة يمكنها تحديث مخطط التوقيع الخاص بها. تُقدَّم Starknet كمثال عملي يمتلك كلتا الميزتين بالفعل. نظام الإثبات الخاص بها مقاوم للكموميات بالتصميم، وأجزاء من حالتها تعمل بالفعل على دوال التجزئة، مع خارطة طريق معلنة تغطي الباقي. الاستثناء المعترف به الوحيد هو توفر البيانات، حيث أنها طبقة ثانية على إيثيريوم، ترثها Starknet مباشرة من إيثيريوم نفسها — مما يبرز أن تقدم ترحيل Starknet الكمومي لا يزال مرتبطًا بما يحدث في الطبقة الأساسية.
هذا الاعتماد الموروث هو تذكير مفيد لسبب ندرما يتوقف تحليل مخاطر الكموميات على شبكة واحدة. حتى السلسلة ذات الدفاعات الداخلية القوية لا يمكنها التحرك أسرع من الطبقات تحتها. نافذة التعرض الأكثر أهمية، وفقًا للدليل، تقع في العناوين المعاد استخدامها أو التي أُنفقت بالفعل حيث يكون المفتاح العام معروضًا بشكل دائم — وليس في العملات التي لم تتحرك أبدًا. يوصف البيتكوين بأنه أوضح حالة لهذه المشكلة: ملايين العملات موجودة في عناوين مكشوفة، والشبكة حاليًا ليس لديها طريقة مدمجة لترقية الحسابات خلفها، تاركة فقط نوع عنوان جديد مقاوم للكموميات أو تجميد نهائي لأي أموال تبقى دون حركة كخيارين واقعيين للمستقبل.
لا توجد سلسلة، وفقًا للتحليل، يمكنها حاليًا ادعاء أنها آمنة كموميًا بالكامل، لأن مخططات التوقيع والإثبات الضعيفة لا تزال قيد الاستخدام النشط في كل مكان تقريبًا. السؤال الأكثر فائدة للمستثمرين والمطورين والمستخدمين ليس ما إذا كانت الشبكة “آمنة كموميًا” بشكل نظري، بل كم من بنيتها التحتية يعمل بالفعل على تجزئات متينة مقابل كم لا يزال يعتمد على رياضيات يمكن أن يكسرها كمبيوتر كمومي مستقبلي — وما إذا كانت تلك الرياضيات المتبقية يمكن استبدالها دون تجميد أموال أي شخص في هذه العملية.
الأسئلة الشائعة
كيف تهدد أجهزة الكمبيوتر الكمومية أمان البلوكتشين؟
أجهزة الكمبيوتر الكمومية يمكنها كسر بعض الرياضيات التشفيرية، خاصة توقيعات المنحنيات الإهليلجية، عن طريق تشغيل خوارزمية شور لاشتقاق المفتاح الخاص من المفتاح العام ثم تزوير التوقيعات كما لو كانت المالك الشرعي.
ما هي المجالات التشفيرية الرئيسية المتأثرة بالهجمات الكمومية؟
التوقيعات والتشفير والتجزئة هي المجالات التشفيرية الثلاثة الرئيسية المتأثرة بشكل مختلف بالخوارزميات الكمومية مثل خوارزمية شور التي تكسر التوقيعات والتشفير، وخوارزمية جروفر التي لها تأثير أصغر بكثير على التجزئة.
لماذا تعتبر Starknet أكثر مقاومة للكموميات من السلاسل الأخرى؟
تستخدم Starknet إثباتات معرفة صفرية مبنية على التجزئة تعرف باسم STARKs التي لا تحمل أي ضعف كمومي معروف، وتدعم حسابات قابلة للبرمجة يمكنها ترقية مخطط التوقيع الخاص بها دون الحاجة إلى تغيير شامل في البروتوكول.
