Kvantové počítače už nie sú len akademickou témou, ale stávajú sa skutočnou výzvou, na ktorú musia reagovať globálne bezpečnostné štandardy. Pre svet kryptomien predstavujú hrozbu, keďže dokážu prelomiť šifrovanie, ktoré bolo doteraz považované za nepriestrelné. V reakcii na tieto nové výzvy nadácia Algorand Foundation zverejňuje podrobný plán, ktorého cieľom je premeniť sieť na infraštruktúru plne odolnú voči kvantovým počítačom do konca roka 2027, pričom prvé míľniky sa začnú už v treťom štvrťroku tohto roka.

Prečo súčasná kryptografia nevydrží nápor kvantových počítačov?

Dnešná bezpečnosť na internete a v blockchainoch funguje ako obrovský digitálny trezor. Súčasné superpočítače by museli uhádnuť správnu kombináciu vášho kľúča alebo peňaženky miliardy rokov, a práve preto sme dnes v bezpečí. Kvantové počítače však úplne menia pravidlá hry. Vďaka takzvanému Shorovmu algoritmu – čo je v podstate geniálna matematická skratka – dokážu tieto stroje prelomiť zložité digitálne zámky takmer okamžite. Pre drvivú väčšinu kryptomien to znamená, že ich prístupové heslá a podpisy, ktoré boli doteraz nepriestrelné, by prestali fungovať.

Skutočnosť, že nejde o vzdialenú sci-fi hrozbu, potvrdil aj najnovší výskum spoločnosti Google. Jej vedci presne vypočítali, aký výkonný stroj by stačil na prelomenie súčasného šifrovania. Výsledok prekvapil odborníkov. Namiesto nedosiahnuteľných sci-fi superpočítačov by útočník potreboval len kvantový stroj s kapacitou menej ako 500 000 základných stavebných blokov (fyzikálnych kubitov). Keďže technologický vývoj smeruje k tomuto bodu míľovými krokmi, pre svet blockchainu to znamená len jedno – musíme začať meniť digitálne zámky na trezoroch skôr, než tieto stroje skutočne vzniknú.

Architektúra pripravená na zmenu

Algorand však k tomuto problému nepristupuje s panikou. Vývojári vedia, že unáhlené nasadenie nových typov zámkov by mohlo spôsobiť viac škody ako úžitku, keďže nová matematika ešte nebola overená dlhoročnou praxou. Navyše sú nové ochranné prvky náročnejšie na dáta, čo by mohlo spomaliť sieť. Algorand sa preto rozhodol pre stratégiu tzv. krypto-agility. Predstavte si to ako flexibilnú stavebnú sadu – namiesto toho, aby sa do systému zakotvil jeden typ ochrany, prebieha prestavba celej siete tak, aby v budúcnosti mohla ľahko a za behu nahradiť staré bezpečnostné prvky novými bez nutnosti zastavenia celého blockchainu.

Čo sieť implementovala od roku 2022?

Algorand nezačína s týmito prípravami od nuly. Od roku 2022 fungujú v sieti takzvané State Proofs, čo sú v podstate pravidelné, vysoko zabezpečené digitálne snímky celého systému. Tieto snímky využívajú špeciálnu novú metódu podpisovania nazvanú Falcon. Svoje meno (preložené ako sokol) nezískala náhodou – jej hlavnou výhodou je, že výsledný digitálny podpis zaberá len minimálny priestor. To je kľúčové pre rýchlosť a priepustnosť siete. Tieto pokročilé podpisy už dnes úspešne fungujú v živom prevádzkovom režime na hlavnej sieti a vývojári ich dokázali zaviesť hladko, bez nutnosti prerušiť prevádzku celého systému.

Cesta k roku 2027

Nová fáza plánu prinesie bežným používateľom plnohodnotné účty s touto novou ochranou. Budú sa spravovať presne rovnakým spôsobom ako dnešné účty, napríklad prostredníctvom známej peňaženky Pera Wallet a klasického 25-slovného prístupového hesla. Aby bol prechod stopercentne bezpečný, Algorand umožní vytvorenie takzvaných hybridných účtov. Tie budú fungovať ako dvere s dvoma rôznymi zámkami – jedným klasickým a jedným novým, odolným voči kvantovým útokom. Ak by nový systém mal nejakú skrytú chybu, ten starý by naďalej chránil aktíva a naopak. Na konci roku 2026 bude celý systém rozšírený aj o ďalšiu ekonomickú verziu kľúčov na rýchle potvrdzovanie operácií.

Najzložitejšou technologickou výzvou pre vývojárov je však prestavba samotného srdca siete, konkrétne systému VRF. Ide o decentralizovaný mechanizmus, ktorý v zlomku sekundy úplne náhodne a spravodlivo vyberá, kto v sieti overí nasledujúce transakcie. Keďže tento systém dnes využíva staršiu generáciu matematických algoritmov, vedecký riaditeľ nadácie, profesor Chris Peikert, vedie výskum zameraný na jeho novú verziu. Výsledky vedeckej štúdie plánuje predstaviť začiatkom roka 2027, pričom nová ochrana by mala byť integrovaná priamo do overovania blokov do konca toho istého roka.

Inštitucionálny štandard

Zmena na úrovni samotného blockchainu je však len polovicou úspechu. Výrobcovia hardvérových peňaženiek a inštitúcie, ktoré spravujú kryptomeny pre veľkých klientov, sa musia tiež pripraviť na novú matematiku. Keďže súčasné hardvérové zariadenia ešte nie sú na novú technológiu úplne pripravené, Algorand dočasne upravuje pravidlá tak, aby umožnil vytváranie pokročilých spoločných účtov. V nich bude možné voľne kombinovať staré a nové typy kľúčov, čo poskytne hlavným hráčom maximálnu inštitucionálnu bezpečnosť už počas prechodného obdobia.