20 Feb Bitcoin Có Thể Đối Phó Với Mối Đe Dọa Từ Máy Tính Lượng Tử Không?

Tóm lại: Về mặt lý thuyết, máy tính lượng tử có thể phá vỡ thuật toán mã hóa Bitcoin bằng thuật toán Shor — nhưng những cỗ máy có khả năng làm được điều đó có lẽ phải mất hàng chục năm nữa mới xuất hiện. Mức độ nguy hiểm thực tế hẹp hơn so với những gì các tiêu đề báo chí đưa tin. Các nhà phát triển Bitcoin đã và đang nghiên cứu các giải pháp như BIP 360. Công tác chuẩn bị đang được tiến hành. Không cần phải hoảng loạn.

Máy tính lượng tử gần đây đã trở thành một trong những câu hỏi lớn xoay quanh Bitcoin, đặc biệt với các tổ chức tài chính. Không phải vì một bước đột phá được cho là sắp xảy ra, mà vì các rủi ro xa trong tương lai luôn cần được tính đến.

Nếu một ngày nào đó máy tính lượng tử đạt đến quy mô đủ lớn, về lý thuyết chúng có thể tấn công vào nền tảng mật mã mà Bitcoin đang dựa vào. Điều này đặt ra những câu hỏi không chỉ về bảo mật, mà còn về số phận của những đồng coin “ngủ yên” từ lâu nếu việc khôi phục khóa bí mật trở nên khả thi.

Điều thay đổi không phải là bản chất của rủi ro, mà là cách hệ sinh thái nhìn nhận nó. Thay vì chỉ là một giả thuyết mang tính học thuật, vấn đề này ngày càng được xem như một bài toán kỹ thuật và quản trị. Điều đó bao gồm từ việc nhấn mạnh thói quen bảo mật ví cơ bản, cho đến các lộ trình nâng cấp dài hạn như BIP 360.

Tuy nhiên, trước hết cần làm rõ việc máy tính lượng tử thực sự đe dọa điều gì và bằng cách nào.

Máy Tính Lượng Tử Thay Đổi Điều Gì: Shor và Grover

Quyền sở hữu Bitcoin dựa vào chữ ký số, trước đây là ECDSA, và hiện nay với Taproot là chữ ký Schnorr (BIP340). Cả hai đều dựa trên cùng một loại đường cong mật mã mang tên secp256k1.

Khóa bí mật tạo ra khóa công khai thông qua toán học đường cong elliptic. Việc đảo ngược quá trình này để có thể suy ra khóa bí mật từ khóa công khai, gần như không thể với máy tính truyền thống. Tuy nhiên, một máy tính lượng tử đủ mạnh, chạy được thuật toán Shor ở quy mô phù hợp với mật mã, về lý thuyết có thể giải bài toán logarit rời rạc trên đường cong elliptic, cho phép kẻ tấn công tạo chữ ký giả mạo và chiếm đoạt tài sản.

Một mối lo khác là thuật toán Grover. Nó không “phá vỡ” hoàn toàn cơ chế của SHA-256, nhưng có thể rút ngắn đáng kể thời gian cần để tìm ra lời giải hợp lệ trong quá trình đào, từ đó làm thay đổi cấu trúc kinh tế khai thác và có thể dẫn đến tập trung hóa, nhưng chỉ khi một “thợ đào lượng tử” vượt trội được so với phần cứng chuyên dụng ASIC hiện nay, điều vượt xa việc chỉ đơn giản triển khai Grover.

Do đó, những lo ngại liên quan đến Shor được xem là cấp bách hơn, bởi nó trực tiếp nhắm vào lớp sở hữu tài sản của Bitcoin nếu một bước tiến lượng tử thực sự xảy ra.

Mức Độ Rủi Ro Bảo Mật: Dài Hạn và Ngắn Hạn

Tuy nhiên, thuật toán Shor chỉ thực sự nguy hiểm khi khóa công khai xuất hiện trên chuỗi.

Những đồng coin có nguy cơ “lộ thông tin dài hạn” là các đồng mà khóa công khai đã lộ rõ khi được tạo ra hoặc tồn tại trong thời gian dài. Điều này bao gồm các giao dịch Bitcoin đời đầu (P2PK), các địa chỉ tái sử dụng nhiều lần, và các đầu ra Taproot (P2TR), vốn cam kết sẵn khóa công khai ngay trong cấu trúc giao dịch.

Trong những trường hợp này, khóa công khai đã lộ ra từ trước khi chi tiêu, tạo nên kịch bản “thu thập dữ liệu trước, tấn công sau” nếu công nghệ lượng tử trưởng thành.

Ngược lại, các loại ví hiện đại như P2PKH hay SegWit chỉ công bố khóa công khai khi giao dịch được chi tiêu. Thời gian “lộ thông tin” vì thế ngắn hơn nhiều, buộc kẻ tấn công phải tính toán khóa bí mật và gửi giao dịch cạnh tranh trong vài khối xác nhận ngắn ngủi, điều khó thực hiện ở quy mô lớn.

Ước tính số lượng coin bị lộ thông tin rất khác nhau. Một số phân tích cho rằng 20–50% tổng nguồn cung có thể gặp rủi ro nếu giả định kịch bản trên diện rộng. Các ý kiến khác cho rằng con số này phóng đại, vì không phải mọi trường hợp lý thuyết đều có thể khai thác thực tế. Một báo cáo được trích dẫn rộng rãi cho rằng phần coin thực sự tập trung và đáng lo ngại chỉ vào khoảng 10.200 BTC.

Điểm mấu chốt cần ghi nhớ là mối đe dọa là có thật nhưng không đồng nhất, và trên thực tế, phạm vi tấn công hẹp hơn so với tưởng tượng.

Nút Thắt Về Khả Năng Ổn Định Của Máy Tính Lượng Tử

Tất cả những điều trên đều giả định sự tồn tại của máy tính lượng tử đủ ổn định và quy mô phù hợp.

Để phá vỡ chữ ký đường cong elliptic của Bitcoin, có thể cần hàng triệu qubit vật lý hoạt động với mức độ sửa lỗi đủ cao để tạo ra qubit logic ổn định. Một báo cáo gần đây ước tính điều này đòi hỏi hệ thống mạnh gấp khoảng 100.000 lần so với những gì công khai hiện nay.

Dự đoán về thời điểm sẽ rất khác nhau, thường xoay quanh giai đoạn giữa thập niên 2030 đến 2040. Điều ít gây tranh cãi hơn là: nếu khả năng đó xuất hiện, phản ứng cần được chuẩn bị từ rất lâu trước đó.

Khi Mật Mã Hậu Lượng Tử Trở Thành Tiêu Chuẩn

Thách thức chính không chỉ là công nghệ, mà là cách Bitcoin chuyển đổi sang giải pháp chống lượng tử trong bối cảnh giới hạn thông lượng và cơ chế quản trị phân tán.

Năm 2024, NIST đã hoàn tất các tiêu chuẩn mật mã hậu lượng tử bao gồm như ML-DSA dựa trên mạng lưới (Dilithium) và SLH-DSA (SPHINCS+), đặt nền tảng cho những hệ thống lớn đang hướng tới.

Với Bitcoin, quá trình chuyển đổi nhiều khả năng diễn ra từng bước: giới thiệu loại giao dịch mới an toàn hơn, cập nhật mặc định ví, và có thể là giai đoạn chuyển tiếp yêu cầu xác minh kép giữa chữ ký truyền thống và chữ ký hậu lượng tử. Điều này không tránh khỏi việc phải đánh đổi, chữ ký hậu lượng tử thường lớn hơn và nặng hơn, làm tăng chi phí xác minh và băng thông.

Có nhiều hướng đi khả thi khác nhau, bao gồm các loại đầu ra mới có khả năng xử lý hậu lượng tử, các chính sách chữ ký có nhiều đặc tính chung trong quá trình chuyển đổi và các thay đổi mặc định ví được thiết kế để giảm thiểu rủi ro lộ khóa công khai trong thời gian dài. Soft fork là cơ chế khả thi nhất để giới thiệu các loại đầu ra mới. Hard fork cũng có thể được sử dụng, nhưng đó là một giải pháp phức tạp, tiềm ẩn nguy cơ phân tách chuỗi nếu các bên liên quan không đồng ý.

BIP 360 và P2MR: Giải Pháp Tăng Cường Bảo Mật

BIP 360 vừa được thêm vào kho đề xuất, là nỗ lực cụ thể nhất nhằm biến “sẵn sàng cho lượng tử” thành giải pháp từng bước. Đề xuất này giới thiệu loại giao dịch mới mang tên P2MR, tương tự Taproot nhưng loại bỏ cách chi tiêu bằng khóa trực tiếp.

Mục tiêu là giảm phụ thuộc vào các khóa công khai tồn tại lâu dài — vốn dễ bị tấn công kiểu “thu thập trước, tấn công sau”, mà không cần ngay lập tức triển khai chữ ký hậu lượng tử cồng kềnh.

Về mặt khái niệm, P2MR là “kịch bản giống Taproot, nhưng không có đường dẫn khóa.” Các thao tác chi tiêu phải tiết lộ đường dẫn kịch bản và bằng chứng Merkle, điều này kém gọn hơn so với thao tác chi tiêu theo đường dẫn khóa Taproot. Sự đánh đổi là các bằng chứng lớn hơn để đổi lấy việc giảm thiểu mô hình tiếp xúc dài hạn bị đe dọa bởi Shor.

BIP 360 coi P2MR là nền tảng chứ không phải là giải pháp cuối cùng. Nó trực tiếp giải quyết các mô hình tiếp xúc dài hạn, trong khi các kịch bản tranh chấp mempool và sự chuyển đổi rộng hơn sang chữ ký hậu lượng tử sẽ cần các nghiên cứu tiếp theo riêng biệt.

Điều quan trọng là, đề xuất này cũng nêu bật một vấn đề mà bất kỳ kế hoạch di chuyển đáng tin cậy nào cũng phải đối mặt: ngay cả với các bản nâng cấp tùy chọn và thay đổi cài đặt mặc định của ví, một phần đáng kể của tập hợp UTXO có thể vẫn nằm trên các đầu ra cũ trong một thời gian rất dài. Các khoản nắm giữ không hoạt động, khóa bị mất, các hạn chế lưu ký của tổ chức và quán tính đơn giản tạo ra các UTXO có thể không bao giờ tự nguyện di chuyển.

Nếu khả năng lượng tử có liên quan đến mật mã học xuất hiện, một số đồng tiền đã bị lộ lâu ngày mà chủ sở hữu không thể biết được, về nguyên tắc, có thể bị đánh cắp bởi bất kỳ ai có thể lấy được khóa của chúng. Ngay cả khi đó chỉ là hành vi trộm cắp chứ không phải là lỗi giao thức, hậu quả có thể rất nghiêm trọng: nó sẽ làm suy yếu lòng tin, kích hoạt các phản ứng chính sách khẩn cấp và trong trường hợp các cụm lớn không hoạt động, làm dấy lên lo ngại về việc nguồn cung đột ngột trở nên thanh khoản. Tuy nhiên, các đề xuất đóng băng hoặc xử lý khác biệt các đồng tiền chưa được di chuyển lại đặt ra những câu hỏi nhạy cảm về mặt chính trị liên quan đến tính bất biến, tính trung lập và quyền sở hữu.

Tuy nhiên, các đề xuất đóng băng hoặc xử lý khác biệt các đồng tiền chưa được chuyển đổi lại đặt ra những câu hỏi nhạy cảm về chính trị liên quan đến tính bất biến, tính trung lập và quyền sở hữu.

Nguy cơ bế tắc là lý do tại sao việc lập kế hoạch sớm rất quan trọng, ngay cả khi thời gian thực hiện vẫn chưa chắc chắn.

Rủi Ro, Thực Tế và Sự Chuẩn Bị

Máy tính lượng tử là thách thức dài hạn có thật với Bitcoin, nhưng không phải một “vách đá” sụp đổ ngay lập tức. Rủi ro không đồng đều, phụ thuộc vào loại phơi bày và tiến độ phần cứng còn nhiều ẩn số. Quan trọng hơn, vấn đề này không diễn ra trong khoảng trống: các nhà phát triển đã bắt đầu phác thảo lộ trình chuyển đổi khả thi.

Phần khó nhất hiện tại là sự phối hợp. Bất kỳ quá trình chuyển đổi nào cũng sẽ chậm, kéo dài nhiều năm, và phức tạp bởi những coin không bao giờ di chuyển. Tuy nhiên, Bitcoin vốn thận trọng trong thiết kế, và chính điều đó cho phép thay đổi từng bước, tự nguyện, không cần áp đặt thời hạn gấp gáp. Taproot là minh chứng gần đây rằng các nâng cấp quan trọng vẫn có thể triển khai khi lợi ích rõ ràng và động lực đồng thuận đủ mạnh.

Tổng thể, điều hợp lý nhất lúc này là: chuẩn bị tốt hơn là hoảng loạn, và Bitcoin vẫn còn thời gian để chuẩn bị.