طرح باحثون في شركة “بلوك ستريم” (Blockstream)، وهي شركة بنية تحتية للبيتكوين ساهم مهندسوها في تطوير البرمجيات الأساسية لسلسلة كتل البيتكوين لأكثر من عقد، اقتراحًا يوم الخميس لنظام توقيع جديد يُعرف باسم “SHRINCS”، وهو أسلوب لتوقيع معاملات البيتكوين يمكنه الصمود أمام أجهزة الكمبيوتر الكمومية دون التقليل بشكل حاد من عدد المعاملات التي يمكن وضعها في الكتلة الواحدة.
تعتمد البيتكوين على التوقيعات الرقمية المستندة إلى فرع من الرياضيات يُعرف بتشفير المنحنيات الإهليلجية. تتيح هذه التوقيعات لأي شخص إثبات أنه يمتلك المفتاح الخاص الذي يتحكم في عملاته دون الكشف عن المفتاح نفسه.
لكن النظريات تشير إلى أن جهاز كمبيوتر كمومي قوي بما يكفي ويعمل بخوارزمية “شور” (Shor’s algorithm) — وهي الطريقة التي يعود تاريخها إلى عام 1994 والتي تسمح للآلة الكمومية بفك شفرة العمليات الحسابية التي قد تحتاج أجهزة الكمبيوتر العادية ملايين السنين لحلها — قد يتمكن في النهاية من كسر هذه الحماية.
يمكن لمثل هذا النظام أن يعمل بشكل عكسي بدءًا من المفتاح العام الظاهر على سلسلة الكتل لاستنتاج المفتاح الخاص، مما يسمح للمهاجم بتزوير التوقيع وإنفاق العملات.
كمية كبيرة من البيتكوين موجودة حاليًا في عناوين تم كشف مفاتيحها العامة، إما بسبب طريقة بناء العناوين الأقدم أو لأن العملات المرسلة منها تم إنفاقها سابقًا. ويشمل ذلك أكثر من 1.1 مليون بيتكوين تعود للمؤسس المجهول للشبكة “ساتوشي ناكاموتو”، وفقًا لتقرير سابق من CoinDesk.
حل لمشكلة الحجم
استبدال هذه التوقيعات يواجه مشكلة تتعلق بالحجم. التوقيعات ما بعد الكمومية التي وافقت عليها المعهد الوطني للمعايير والتقنية الأمريكي (NIST) قد تكون أكبر بعشرات المرات من التوقيعات التي تستخدمها البيتكوين اليوم، وكتل البيتكوين لها مساحة محدودة، لذا فإن التوقيعات الأكبر تترك مساحة أقل لعدد المعاملات.
قدّرت “بلوك ستريم” أن البيتكوين يمكنها معالجة حوالي 6.5 معاملة في الثانية إذا استخدمت كل معاملة توقيعات “شنور” (Schnorr) المدمجة الحالية، لكن هذا الرقم سينخفض إلى حوالي 0.36 معاملة في الثانية مع استخدام نظام SLH-DSA وهو النظام القائم على التجزئة الذي وافق عليه المعهد الوطني للمعايير.
نظام SHRINCS يعيد هذا الرقم إلى حوالي 3 معاملات في الثانية. تبدأ توقيعاته من حوالي 324 بايت، مقارنة بـ 64 بايت لتوقيعات شنور، وتزداد بحوالي 16 بايتًا في كل مرة يُستخدم فيها المفتاح، مع إعدادات تصل إلى 3 معاملات في الثانية باستخدام توقيعات بحجم 580 بايت.
وبالتالي، فإن كبر الحجم بمقدار خمسة أضعاف لا يعني تكلفة أكبر بخمس مرات من حيث المساحة، لأن ترقية “سيغويت” (SegWit) لعام 2017 تمنح الجزء الذي يحتوي على التوقيعات في المعاملة خصمًا على المساحة.
تم بناء SHRINCS باستخدام SHA-256، وهي نفس دالة التجزئة المستخدمة في جميع أنحاء البيتكوين، بما في ذلك نظام التعدين. وهذا يعني أن أمان هذا النظام لا يعتمد على إدخال افتراض رياضي جديد كليًا.
أسئلة شائعة
ما هو نظام SHRINCS الذي اقترحته Blockstream؟
نظام SHRINCS هو أسلوب توقيع جديد لمعاملات البيتكوين، صممه باحثون في Blockstream ليكون مقاومًا لأجهزة الكمبيوتر الكمومية، مع الحفاظ على قدرة الشبكة على معالجة عدد معقول من المعاملات في الثانية دون استهلاك مساحة الكتلة بشكل كبير.
لماذا يحتاج البيتكوين لتوقيعات مقاومة للكمومية؟
لأن أجهزة الكمبيوتر الكمومية القوية قد تتمكن نظريًا من كسر التشفير الحالي للبيتكوين، مما يسمح للمهاجمين باستنتاج المفاتيح الخاصة من العامة وسرقة العملات. التوقيعات الجديدة مثل SHRINCS تمنع هذا السيناريو.
هل يؤثر نظام SHRINCS على سرعة معاملات البيتكوين؟
نعم، لكن بشكل مقبول. بدلًا من انخفاض المعاملات إلى 0.36 في الثانية مع الأنظمة الكمومية المعيارية الحالية، يعيد SHRINCS المعدل إلى حوالي 3 معاملات في الثانية، وهو قريب من الأداء الطبيعي للشبكة اليوم.
