تهديد كمومي في البلوكشين: تمييز الأولويات الحقيقية عن الطوارئ الوهمية

الخطر الحقيقي: هجمات الحصاد وفك التشفير المتأخر

الخطر المباشر الذي تطرحه الحوسبة الكمومية ليس افتراضياً. يُعرف باسم “الحصاد الآن، وفك التشفير لاحقاً” (HNDL): حيث يجمع المهاجمون المتقدمون اليوم اتصالات مشفرة بهدف فك تشفيرها عندما تتوفر لديهم قدرات كمومية تشغيلية. للبيانات التي يجب أن تظل سرية لعقود أو أكثر — خاصة المعلومات الحساسة على المستوى الحكومي — فإن هذا التهديد حقيقي ويتطلب اتخاذ إجراءات وقائية الآن. الأنظمة التي تتطلب حماية لمدة 10-50 سنة أو أكثر يجب أن تبدأ بالفعل في تنفيذ مخططات تشفير مقاومة للهجمات الكمومية، دون انتظار توافر التكنولوجيا بشكل كامل.

التوقيعات الرقمية: تهديد ليس قريباً جداً

على عكس التشفير، تواجه التوقيعات الرقمية أفق خطر مختلف. توقيعات ECDSA و EdDSA، الركائز الأساسية للأمان في البلوكتشين، لا تحتوي على معلومات خاصة قابلة للاسترداد بشكل رجعي إذا تمكنت الخوارزميات الكمومية من كسرها في المستقبل. هجوم كمومي ناجح سيهدد المعاملات والتصاريح القادمة فقط؛ ولن يلغي التوقيعات التاريخية أو يكشف أسرار الماضي. لهذا السبب، على الرغم من أن هذه التوقيعات ستحتاج إلى تحديث في النهاية، إلا أنه لا توجد حاجة ملحة لإجراء تلك الترقية حالياً.

إثباتات المعرفة الصفرية: أقل المشكلات

تقدم zkSNARKs نموذج أمان مختلف تماماً عن التشفير المتماثل أو غير المتماثل. على الرغم من أن العديد من التطبيقات الحالية تعتمد على المنحنيات الإهليلجية، فإن خاصيتها الأساسية — إثبات المعرفة دون الكشف عن المعلومات — تظل محمية ضد الهجمات الكمومية. بما أن الاختبارات لا تحتوي على بيانات خاصة يمكن استردادها بواسطة الخوارزميات الكمومية، فإن سيناريو “الحصاد وفك التشفير المتأخر” لا ينطبق. بالتالي، فإن الأنظمة المبنية على zkSNARKs تتمتع بأقل مستوى من الأولوية بين جميع هياكل البلوكتشين.

ترتيب الأولويات للهجرة الكمومية

لا تؤثر التهديدات الكمومية على جميع طبقات تكنولوجيا البلوكتشين بنفس الطريقة:

• أعلى أولوية: شبكات الخصوصية وأنظمة التشفير طويلة الأمد التي تخزن بيانات تتطلب سرية مستقبلية
• متوسطة الأولوية: سلاسل عامة تقليدية تعتمد على مخططات توقيع حالية
• أقل أولوية: أنظمة تعتمد على zkSNARKs وإثباتات المعرفة الصفرية
• حالة خاصة: بيتكوين، التي تتطلب الانتقال قبل غيرها

بيتكوين: الاستثناء الذي يتطلب التوقع المبكر

على الرغم من أن معظم منظومة البلوكتشين يمكنها الانتظار، فإن بيتكوين تمثل حالة استثنائية تبرر البدء في تخطيط الهجرة الكمومية الآن. الأسباب متعددة ومعقدة.

أولاً، بروتوكول بيتكوين يشهد دورات تحديث بطيئة للغاية. أي تغيير مرتبط بالإجماع أو المنطق التشفيري يثير الجدل، مما قد يؤدي إلى انقسامات أو هجمات ترقية غير قابلة للتوفيق. هذه الصلابة المؤسسية تعني أن إكمال هجرة كمومية قد يستغرق عقداً أو أكثر.

ثانياً، لا يمكن لبيتكوين فرض ترحيلات تلقائية للأصول. المفاتيح الخاصة ملكية حصرية للمستخدمين، والبروتوكول يفتقر إلى آليات لإجبار التحديثات. يُقدر أن ملايين من بيتكوين لا تزال في محافظ غير نشطة أو مفقودة أو قديمة، والتي ستظل عرضة بشكل دائم للهجمات الكمومية المستقبلية بمجرد أن تصبح الحوسبة الكمومية قابلة للاستخدام.

ثالثاً، أصول بيتكوين تقدم مخاطر خاصة: هيكل Pay-to-Public-Key (P2PK) يعرض المفاتيح العامة مباشرة على السلسلة. خوارزمية Shor ستسمح باستنتاج المفاتيح الخاصة من هذه المفاتيح العامة الظاهرة على الفور. بالمقابل، الأنظمة الحديثة — المعتمدة على التجزئات التي تخفي المفاتيح العامة — تعرض هذه البيانات فقط أثناء المعاملات، مما يوفر مهلة زمنية للتحرك قبل أن يتمكن المهاجمون.

انتقال بيتكوين يتجاوز الجانب الفني فقط: يتضمن مخاطر قانونية (قضايا إثبات الملكية)، تنسيق اجتماعي واسع، جداول زمنية واقعية للتنفيذ، وتكاليف كبيرة. على الرغم من أن التهديد الكمومي بعيد، يجب على بيتكوين أن يصمم اليوم خارطة طريق لهجرة لا رجعة فيها وقابلة للتنفيذ.

توازن حذر: عدم التسرع في التحديث

على الرغم من وجود الخطر، فإن تحديثاً مفاجئاً وشاملاً للنظام قد يخلق مخاطر أكبر. التحديات التي تفرضها خوارزميات ما بعد الكم الحالية لا ينبغي التقليل من شأنها: زيادة هائلة في حجم التوقيعات، تعقيد التنفيذ، وفي حالات تاريخية عديدة، اكتشاف ثغرات بعد سنوات من اعتمادها الأولي (Rainbow و SIKE أمثلة بارزة).

التوقيعات ما بعد الكم الناشئة الرئيسية — ML-DSA و Falcon — تتطلب توقيعات أكبر بين 10 و 100 مرة من الحالية. تنفيذها عرضة لهجمات عبر القنوات الجانبية، أخطاء في الدقة عند النقاط العائمة، أو إعدادات معلمات معيبة قد تؤدي إلى تسريب المفاتيح.

الاستراتيجية الموصى بها: تبني تدريجي ومرن

يجب على البلوكتشين تجنب الترحيلات العمياء نحو ما بعد الكم. البديل هو استراتيجية معمارية متدرجة، متنوعة وقابلة للاستبدال:

• تشفير هجين للاتصالات الحساسة طويلة الأمد، يجمع بين خوارزميات ما بعد الكم وأنظمة تقليدية مجربة
• توقيعات تعتمد على التجزئة في سياقات لا تتطلب توقيعاً متكرراً (تحديثات البرامج الثابتة، تغييرات النظام)
• البحث المستمر على مستوى البروتوكول العام، متزامن مع التقدم الحذر في بنية المفتاح العام للإنترنت
• هياكل معمارية مجردة ومرنة، تتيح تطور آليات التوقيع دون المساس بالهوية التاريخية أو أصول الأصول في السلسلة

هذا النهج يضمن أن يتمكن البلوكتشين من التكيف دون تسرع، مع دمج فك التشفير المقاوم لما بعد الكم عند الأمان والضرورة، دون المساس بالاستقرار الحالي.