Kvantni računalniki niso več zgolj akademska tema, temveč postajajo resničen izziv, na katerega se morajo odzvati globalni varnostni standardi. Za svet kriptovalut predstavljajo grožnjo, saj lahko razbijejo šifriranje, ki je bilo doslej neprebojno. V odgovor na te nove izzive Fundacija Algorand predstavlja podroben načrt, katerega cilj je do konca leta 2027 omrežje preoblikovati v infrastrukturo, ki bo v celoti odporna proti kvantnim računalnikom, pri čemer se bodo prvi mejniki začeli že v tretjem četrtletju tega leta.

Zakaj sedanja kriptografija ne bo zdržala kvantnih računalnikov?

Današnja varnost na internetu in v verigah blokov deluje kot ogromen digitalni trezor. Sedanji superračunalniki bi morali ugibati pravo kombinacijo za vaš ključ ali denarnico milijarde let, in prav zato smo danes varni. Kvantni računalniki pa popolnoma spreminjajo pravila igre. Zahvaljujoč tako imenovanemu Shorjevemu algoritmu – ki je v bistvu briljantna matematična bližnjica – lahko te naprave skoraj takoj razrešijo zapletene digitalne ključavnice. Za veliko večino kriptovalut to pomeni, da njihova gesla za dostop in podpisi, ki so bili doslej neprebojni, ne bi več delovali.

Dejstvo, da to ni oddaljena grožnja iz znanstvene fantastike, so potrdile tudi najnovejše raziskave podjetja Google. Njihovi znanstveniki so natančno izračunali, kako zmogljiv bi moral biti računalnik, da bi lahko razbil današnje šifriranje. Rezultat je presenetil strokovnjake. Namesto nedosegljivih znanstvenofantastičnih superračunalnikov bi napadalec potreboval le kvantni računalnik z zmogljivostjo manj kot 500.000 osnovnih gradnikov (fizičnih kubitov). Ker se tehnološki razvoj v tej smeri hitro razvija, to za svet blockchaina pomeni le eno – moramo začeti spreminjati digitalne ključavnice na trezorjih, še preden ti računalniki dejansko zaživijo.

Arhitektura, pripravljena na spremembe

Algorand pa se tega problema ne loteva v paniki. Razvijalci se zavedajo, da bi prenagla uvedba novih vrst ključavnic lahko povzročila več škode kot koristi, saj nova matematika še ni bila preverjena z dolgoletno prakso. Poleg tega so novi zaščitni elementi bolj podatkovno intenzivni, kar bi lahko upočasnilo omrežje. Algorand se je zato odločil za strategijo tako imenovane »kripto-agilnosti«. Predstavljajte si to kot prilagodljiv gradbeni komplet – namesto da bi v sistem vgradili eno vrsto zaščite, se celotno omrežje preoblikuje tako, da bo v prihodnosti lahko in sproti zamenjalo stare varnostne elemente z novimi, ne da bi se moral celoten blockchain ustaviti.

Kaj je omrežje uvedlo od leta 2022?

Algorand teh priprav ne začenja z nič. V omrežju že od leta 2022 delujejo tako imenovani »State Proofs«, ki so v bistvu redni, visoko varni digitalni posnetki celotnega sistema. Ti posnetki uporabljajo posebno novo metodo podpisovanja, imenovano Falcon. Svoje ime (v prevodu sokol) ni dobila po naključju – njena glavna prednost je, da nastali digitalni podpis zavzema le minimalno količino prostora. To je ključnega pomena za hitrost in prepustnost omrežja. Ti napredni podpisi danes že uspešno delujejo v živi operaciji na glavnem omrežju, razvijalci pa so jih uspeli nemoteno uvesti, ne da bi bilo treba prekiniti delovanje celotnega sistema.

Pot do leta 2027

Nova faza načrta bo navadnim uporabnikom prinesla polnopravne račune s to novo zaščito. Upravljali se bodo na popolnoma enak način kot današnji računi, na primer prek znanega Pera Wallet in klasičnega 25-besednega gesla za dostop. Da bo prehod stoodstotno varen, bo Algorand omogočil ustvarjanje tako imenovanih hibridnih računov. Ti bodo delovali kot vrata z dvema različnima ključavnicama – eno klasično in eno novo, odporno proti kvantnim napadom. Če bi imel novi sistem kakšno skrito pomanjkljivost, bi stari še vedno ščitil sredstva in obratno. Konec leta 2026 bo celoten sistem razširjen tudi z drugo, ekonomično različico ključev za hitro potrjevanje transakcij.

Najbolj zapleten tehnološki izziv za razvijalce pa je prenova samega srca omrežja, in sicer sistema VRF. To je decentraliziran mehanizem, ki v delčku sekunde popolnoma naključno in pošteno izbere, kdo v omrežju bo preveril naslednje transakcije. Ker ta sistem danes uporablja starejšo generacijo matematičnih algoritmov, vodilni znanstvenik fundacije, profesor Chris Peikert, vodi raziskave za njegovo novo različico. Rezultate znanstvene študije namerava predstaviti v začetku leta 2027, nova zaščita pa naj bi bila do konca istega leta neposredno vključena v preverjanje blokov.

Institucionalni standard

Sprememba na ravni samega blokovnega veriga pa je le polovica uspeha. Tudi proizvajalci strojne denarnice in institucije, ki upravljajo s kriptovalutami za velike stranke, se morajo pripraviti na novo matematiko. Ker današnje strojne naprave še niso v celoti pripravljene na novo tehnologijo, Algorand začasno prilagaja pravila, da bi omogočil ustvarjanje naprednih skupnih računov. Na njih bo mogoče prosto kombinirati stare in nove vrste ključev, kar bo glavnim akterjem zagotovilo največjo institucionalno varnost že v prehodnem obdobju.