俄罗斯对量子区块链技术进行测试

2017.06.15 09:23 区块链概念股

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量子计算机对于比特币等数字货币来说具有极大的安全威胁。现在,俄罗斯的一群科学家正在探索如何运用量子力学维护区块链的安全。

人们对数字货币的兴趣已经达到了最高点,银行、公司和政府争相加强对技术的理解并探索如何使用该技术。在这种情况下,数字货币市场开始呈指数增长,其市值于上个月达到了惊人的900亿美元。接下来,数字货币似乎会在全球金融系统中发挥更为关键的作用。

但目前仍有一个问题。数字货币所面临的一个巨大挑战是要确保所有人都能按照诚信原则使用这些货币。区块链似乎能提供一个很好的解决方案,通过使用加密技术来确保诚信。人们普遍认为,除了暴力攻击,区块链是无法破坏的。

而这就是问题所在,虽然普通的电脑不容易发起暴力攻击,但量子计算机却非如此。这些设备强大的数字运算能力意味着它们一旦出现,数字货币将更容易受到攻击。

因此,保护区块链技术免遭量子攻击的方法具有重大作用。

在莫斯科的俄罗斯量子中心(Russian Quantum Center),Evgeny Kiktenko的团队中有一些人设计、构建并测试了由量子力学确保安全性的量子区块链系统。他们使用可以购买的标准量子加密系统来构建它。

首先来介绍一些背景。区块链以一种防止欺骗使用(例如篡改或双重支出)的方式记录交易。它们允许任何计算机通过将交易添加到区块中来追踪该列表,然后将其加密形成被称为哈希的数字。

加密过程很重要。这是一种易于计算但难以逆转的算法(类似因式分解) 。它所产生的哈希值是区块的独特属性,任何对记录的篡改将立即被发现,因为这将改变哈希。

新的交易接下来会被聚集到一个新区块中并添加到现有的哈希值中,然后将其加密为新区块创建新的哈希。被加密之后再被添加到下一个交易列表中,如此反复。最后会形成一条区块的链,每个区块都包含之前所有区块的哈希值,“区块链”这个术语就这么出现了。

所有存储这些区块的电脑会比较它们的哈希值,以确保它们达成一致。任何不同意的计算机将放弃这些记录。

这种方法虽好,但并非十全十美。操控该系统的方法之一是欺诈用户对交易列表进行有利于自己的更改,但不能改变哈希。这可以通过更改记录、对结果加密然后查看哈希值是否相同来完成。如果哈希值变了,那就不停尝试,直到找到匹配的哈希值为止。

区块链的安全性基于这样一种信念,即普通电脑要发起这种暴力攻击是不可能的。相比之下,量子计算机则快得多,因此构成了更大的威胁。

Kiktenko及其团队开发了一种阻止这种量子攻击的解决方案。他们的区块链技术有些不同。两个人之间的交易包含了发起者的信息、接收器、发起时间、转帐金额以及证明发起者有足够的资金保证运行的参考交易。

然后,这个交易将被发送到货币网络中的所有计算机上,在这些交易聚集到区块中时,这些计算机会在预设时间内(比如十分钟)一直存储交易。

下一阶段会使用一种算法使各方确定交易的名单是真实的。这种方法基于大家最初与所有计算机共享信息时的证明。然后,他们会交换从网络其他参与者处获得的信息,使所有人都能看到谁说了什么。各方随后在下一轮继续分享信息,直到他们确认所有计算机都拥有相同的信息。

但是,打个比方,在这样的系统中,Alice如何能够肯定她是从Bob那里接收的信息呢?如果没有这种把握,很容易让恶意用户通过伪装成许多不同的用户来控制系统。

这就是量子力学发挥作用的地方。Alice和Bob可以使用称为“量子密钥分配”的技术验证对方的身份。这种方法会使用量子粒子(如光子)发送信息,窃听者要拷贝它们就必须对其进行破坏。通过这种方式,Alice和Bob就可以确定对方的身份了。

所以Kiktenko及其团队所开发的系统的基础就是一个量子识别系统,任何一方都可以使用这种物理定律所确保的方式验证其他方的身份。这种量子签名会添加到每一笔交易上,使其无法被篡改。

Kiktenko及团队表示,他们使用了从瑞士公司ID Quantique购买的量子加密系统来开发这样一个系统。他们说:

“我们已经在由量子秘钥分配链接连接节点的网络上使用信息理论安全验证开发了一个区块链协议。”

他们已经在拥有四个用户的网络上对其进行了测试,其中一个用户试图通过双重支付控制系统。Kiktenko及团队表示, “该协议在第二轮交流后清除了双重支付交易,仅允许含有合法交易的区块形成。”

这是一个有趣的原理验证实验,显示了量子技术如何保护区块链技术。

但它并不是完美的,特别是它假定只有不到三分之一的参与方是不诚实的。如果超过三分之一的用户要操控系统,这么这种方法的作用就不大了。

在使这种系统得到更多应用上也有显著的技术障碍,尤其是要建立一个量子互联网使这些交易能够跨地域进行。这个挑战需要解决,全世界的研究人员都在进行研究。

量子计算机的威胁是肯定的,且不只对区块链技术有威胁。当第一台足够强大的量子计算机出现时,目前使用常规加密技术存储的信息会立刻变的不安全。

随着使用数字货币的热潮来袭,保护这种技术免受量子威胁的危害显然具有重要意义。

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