量子コンピューティングはもはや遠い理論上の概念ではなく、急速に現実的なものになりつつあります。この技術が進歩するにつれ、ブロックチェーン技術の基礎となっている現在の暗号化システムに大きな脅威をもたらします。
ブロックチェーンにおける量子耐性セキュリティの重要性は、いくら強調してもし過ぎることはありません。量子コンピューティングは、安全な通信をサポートする RSA や ECC などの従来のアルゴリズムを脅かします。量子耐性アルゴリズムを実装することで、ブロックチェーンのデータの整合性とセキュリティが確保され、量子攻撃から保護され、テクノロジーの不変性、セキュリティ、信頼性が維持されます。
イーサリアムの共同創設者であるヴィタリック・ブテリン氏は、量子コンピューティングがブロックチェーン技術にもたらす潜在的な脅威について声高に主張している。さらに、ポスト・クォンタムのCEOであるアンダーセン・チェン氏は、「3年以内に、量子コンピューターが最も使用されているコンピューター暗号化システムを破る可能性は7分の1であり、この数字は2031年までに50％にまで上昇する」と述べている。
この記事では、ブロックチェーン分野における量子耐性セキュリティの重要性について詳しく説明し、量子耐性分散型台帳技術 (DLT) に対する Quranium の先駆的なアプローチのケーススタディについて説明します。
量子コンピューティングがブロックチェーンに及ぼす脅威
ブロックチェーンに対する量子の脅威が量子耐性セキュリティの必要性を強める
量子コンピューターは、通常のコンピューターでは複雑すぎる問題を解決できる超強力なコンピューターのようなものです。このパワーは、一度に多くの計算を実行できる量子ビット（またはキュービット）から生まれます。大きな懸念は、これらのコンピューターが、データを安全に保っている多くの暗号化方式をいつか破ってしまう可能性があることです。
たとえば、楕円曲線デジタル署名アルゴリズム (ECDSA) は、現在ブロックチェーンで実装されている最も広く使用されている暗号化アルゴリズムです。このアルゴリズムは量子以前のコンピューターで使用するように設計されているため、市場操作者から暗号に反対する国家に至るまでの敵対的な行為者によって悪用される可能性があり、量子攻撃に対して深刻な弱点があります。
DroomDroom によるこの詳細な記事で、ビットコインのセキュリティに対する量子コンピューティングの潜在的な脅威と、それを軽減するためのソリューションについて読んでください。
量子コンピュータは、重ね合わせやエンタングルメントなどの量子力学の原理を活用して、従来のコンピュータよりも指数関数的に高速に複雑な問題を解決します。間違いなく、これはブロックチェーン取引を保護する暗号化システムにとって脅威となります。どのように脅威となるのか興味がありますか?
公開鍵暗号への影響
ショアのアルゴリズムのような量子アルゴリズムは、広く使用されている公開鍵暗号方式を破ることができ、不正アクセスやトランザクションの偽造につながる可能性があり、量子耐性セキュリティの必要性を明確に示しています。
対称鍵暗号への影響
対称鍵暗号はより耐性がありますが、Grover のようなアルゴリズムはこれらの鍵のセキュリティを低下させる可能性があり、セキュリティを維持するためにより長い鍵が必要になります。
また、量子コンピュータがネットワーク プロトコルにもたらすリスクを知ることも重要です。これは、暗号化アルゴリズムの侵害とデジタル署名の弱体化という 2 つの主要な領域に分類できます。
まず、量子コンピューターはこれらのプロトコルに不可欠な暗号化アルゴリズムを侵害する能力があり、文字通りデータの機密性と完全性を危険にさらします。数学的問題の複雑さに依存する暗号化方法は、ショアのアルゴリズムのような量子アルゴリズムに対して脆弱になります。
第二に、量子コンピューターは、デジタル文書や取引のソースと整合性を検証するために不可欠な、デジタル署名によって提供される真正性と否認不能性を損なう可能性があります。
量子に脆弱なビットコインの時系列推移
これに加えて、量子コンピューティングは、盗難を可能にする可能性のある暗号マイニング暗号化を脅かします。詳細については、こちらの記事をご覧ください。
これらの脆弱性に対処するために、研究者はそのような攻撃に耐性のあるポスト量子暗号（PQC）ソリューションを研究してきました。
量子耐性暗号の開発
量子耐性のある暗号化アルゴリズムの開発に向けて、多大な努力が払われています。米国国立標準技術研究所 (NIST) は、量子耐性暗号化標準としていくつかのアルゴリズムを選択しました。
NISTの耐量子暗号標準化
NIST は、量子耐性暗号標準の基礎として 4 つのアルゴリズムを選択しました。
クリスタル-カイバー
クリスタル-ジリチウム
スフィンクス+
ファルコン
しかし、量子耐性暗号への移行には、技術的、ロジスティックス的、教育的課題が伴うことに留意してください。量子コンピューティングによってもたらされる課題が増大する中、Quranium はブロックチェーン分野の量子耐性セキュリティの新たな基準を設定する先見性のあるプラットフォームとして登場しました。Quranium の量子耐性暗号への独自のアプローチとその革新的なアーキテクチャについて見ていきましょう。
Quranium の量子耐性セキュリティ機能: ケーススタディ
Quranium は、DLT の現在および将来の課題に対処するために設計された革新的なブロックチェーン プラットフォームであり、特に、従来の暗号化方法に対する量子コンピューティングのリスクを軽減することに重点を置いています。
Quraniumがこれらの課題にどのように正面から取り組んでいるかについて話しましょう。
量子耐性コア: SPHINCS+ と WOTS+
Quranium は、NIST 承認のハッシュベースの量子耐性署名方式である SPHINCS+ アルゴリズムを統合しています。
SPHINCS+ は、PQC にステートレスなハッシュベースの署名を実装します。この設計により、ショアのアルゴリズムによる格子ベースおよびコードベースのスキームのよく知られた暗号解読を回避し、量子時代の長期的なセキュリティを確保します。さらに、ステートレスな性質により、キー管理のオーバーヘッドがなくなり、人的エラーが減少します。このスキームは、必要なセキュリティと速度のトレードオフに基づいて署名サイズを調整することで柔軟性を提供します。
Quranium は、WOTS+ によってプラットフォームのセキュリティをさらに強化しています。名前が示すように、キー ペアごとに 1 回の使用を想定して設計されているため、各署名キーは 1 つのドキュメントまたはトランザクションにのみ署名するために使用されます。
しかし、なぜそれが重要なのでしょうか? それは、潜在的な攻撃ベクトルが大幅に複雑化し、高度なサイバー攻撃に対するプラットフォームの耐性が強化されるからです。
ハイブリッドデュアルレイヤーアーキテクチャ
Quranium は、ハイブリッド アーキテクチャを使用して、「ブロックチェーンのトリレンマ」、つまりスケーラビリティ、セキュリティ、分散化を同時に実現するという課題に取り組んでいます。そのため、従来のブロックチェーンを BlockDAG システムに統合することで、Quranium は、高度なセキュリティを備えた、よりスケーラブルで効率的なプラットフォームを提供し、量子耐性セキュリティを確保します。
コアレイヤー（セキュリティのためのプルーフオブワーク）
Quranium のアーキテクチャのコア層は、ネットワーク全体に強力な基盤を提供し、台帳の不変性と整合性を保証するため、最高のセキュリティと攻撃耐性で知られています。
クラスト レイヤー (BlockDAG によるスピードとスケーラビリティ)
ブロックチェーンがブロックの直線だとすると、BlockDAG はウェブのようなものです。各ブロックは 1 つのブロックだけでなく複数のブロックに接続できるため、最終的にはより多くのトランザクションが並行して処理され、検証プロセスが高速化されます。これは、多くの参加者が同時に情報を追加する可能性がある PoR などのシステムで特に役立ちます。
コラボレーションと公平性のための尊重の証明 (PoR)
Quranium は、Proof of Respect と呼ばれる独自のコンセンサス メカニズムを採用しており、計算能力よりも貢献の質と有用性を優先します。これは明らかに、誠実な参加が報われる、協力的で公平なネットワーク環境を促進します。
Quranium は、PoR を BlockDAG 構造に統合することで、2 つの重要な目標を達成します。
まず、悪意のある活動は報酬をもたらさないため、悪意のある活動を抑制することでネットワーク セキュリティを優先します。
2 番目に、検証とブロック作成のプロセスを民主化し、ネットワークをより包括的にします。
一貫性を保つための「真実のポイント」メカニズム
Quranium のアーキテクチャは、30 分ごとにクラスト層内に「真実のポイント」ブロックを定期的に作成します。これは、先行するすべてのブロックの参照ポイントとして機能し、後続のブロックがブロックのチェーン全体ではなくこの点に固定されるようにします。
IoTの統合
Quranium は、モノのインターネット (IoT) デバイスをネットワークに安全に統合するように設計されており、量子耐性 DLT を使用することで、これらのデバイスに安全な環境を提供できます。
Quranium がブロックチェーンにおける量子証明セキュリティの答えとなるのはなぜですか?
Quraniumは、量子コンピューティングの潜在的な脅威に直面したブロックチェーンのセキュリティに対する魅力的なソリューションを提供します。おそらく、その中核となる防御は、SPHINCS+とWOTS+のPQC機能にあります。量子耐性を超えて–
Quranium のアーキテクチャは、複数のブロックチェーン履歴をサポートするために計算コストがかかり、利益が出ないようにすることで、長距離攻撃 (LRA) のリスクを軽減し、「Nothing at Stake」問題の可能性を減らします。
評判と貢献度に基づく PoR モデルはバリデーターに誠実に行動するようインセンティブを与え、その行動に報酬獲得能力を結び付けますが、Quranium は革新的な賄賂防止メカニズムを採用しており、スマート コントラクトのエンゲージメントのために Quranium コインをステーキングするユーザーは、ネットワークがステーキング プールを自律的に増加させ、攻撃者が支配権を蓄積するのに法外な費用がかかるのを確認できます。
さらに、Quranium は高速マイクロトランザクションと安全なマシン間インタラクションをサポートします。
最後に、量子耐性セキュリティを念頭にゼロから構築されているため、Quranium は将来の技術進歩やセキュリティの脅威に適応しやすくなります。
量子コンピューティングは、前例のない機会と困難な課題の両方をもたらします。量子コンピューティングが「Q-day」に向かって進むにつれて、量子耐性のある暗号化ソリューションの必要性は譲れないものになります。量子耐性アルゴリズムを採用することは、単なる防御策ではなく、デジタル インフラストラクチャのセキュリティと整合性を確保するための将来を見据えた戦略です。
カピル・ディマン、Quranium 共同創設者兼 CEO
結論
量子コンピュータの登場が近づいており、データを適切に保護することに関心のある人は、今から未来に目を向け始める必要があります。
量子コンピューティングの亡霊は、ブロックチェーンの世界に長い影を落としています。ブロックチェーンのセキュリティの基盤である現在の暗号化方法は、これらの強力なマシンによって破壊される恐れがあり、ブロックチェーンが約束する信頼性と不変性の基盤そのものを脅かしています。
ここで、Quranium が希望の光として登場し、量子脅威に対抗するために多方面からのアプローチを採用しています。ブロックチェーン技術が未知の領域に踏み込む中、Quranium は量子耐性セキュリティと革新的なアーキテクチャへの取り組みにより、ブロックチェーンの最前線でセキュリティを確保する最前線に立っています。