คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะทำลาย Bitcoin ภายในปี 2033 ได้จริงไหม

งานล่าสุดจาก Google Quantum AI และผู้ร่วมวิจัยประเมินว่า การแก้ปัญหา discrete logarithm บนเส้นโค้ง secp256k1 อาจทำได้ด้วยประมาณ 1,200 logical qubits และไม่เกิน 90 ล้าน Toffoli gates ในแบบจำลองหนึ่ง ขณะที่รายงานข่าวของงานเดียวกันอธิบายฉากทัศน์ที่ใช้ physical qubits ต่ำกว่า 500,000 ตัว และใช้เวลาระดับนาทีบนเครื่องที่ก้าวหน้าพอ

ตัวเลขเหล่านี้ไม่ได้แปลว่า Bitcoin ถูกโจมตีได้แล้วในวันนี้ รายงานเดียวกันระบุว่าการโจมตีด้วยควอนตัมยังไม่เป็นไปได้ในปัจจุบัน และการรายงานของ Bitcoin Magazine ก็สรุปชัดว่า “ยังไม่มีคอมพิวเตอร์เช่นนั้นในวันนี้”

ดังนั้นท่าทีที่เหมาะสมคือ ไม่ต้องตื่นตระหนก แต่ก็ไม่ควรนอนใจ คำแนะนำของหน่วยงานรัฐเกี่ยวกับ post-quantum cryptography หรือ PQC มองว่าการย้ายระบบเข้ารหัสเป็นการเปลี่ยนเทคโนโลยีขนาดใหญ่ที่ใช้เวลาหลายปี ซึ่งเป็นกรอบคิดที่ใช้กับบล็อกเชนได้เช่นกัน

ผู้โจมตีควอนตัมจะเล็งอะไรจริง ๆ

ผู้โจมตีในอนาคตไม่จำเป็นต้อง “ถอดรหัสบล็อกเชน” ทั้งเส้น เป้าหมายที่มีมูลค่าสูงคือการกู้ private key จาก public key หาก public key ของ Bitcoin ถูกเปิดเผย และคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ปัญหาเส้นโค้งวงรีได้เร็วพอ ผู้โจมตีอาจหา private key แล้วสร้างธุรกรรมปลอมที่มีลายเซ็นถูกต้องได้

นี่ต่างจากการบอกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะเขียนประวัติ Bitcoin ใหม่ได้ทันที หรือชนะทุกการแข่งขันขุดบล็อก Bitcoin ยังใช้ SHA-256 ในการขุดและเป็นส่วนหนึ่งของการทำแฮชที่อยู่ แต่ความเสี่ยงที่เด่นที่สุดในงานวิจัยและการเตรียมความพร้อมที่อ้างถึงคือชั้นลายเซ็นแบบกุญแจสาธารณะ ไม่ใช่การขุดด้วย SHA-256 เป็นอันดับแรก

ทำไม public key ที่ถูกเปิดเผยจึงสำคัญ

เหรียญทุกก้อนไม่ได้เสี่ยงเท่ากัน Public key สามารถถูกเปิดเผยเมื่อมีการใช้จ่ายเหรียญ และการใช้ที่อยู่ซ้ำทำให้การจัดทำรายชื่อ public key ที่น่าจับตาทำได้ง่ายขึ้น

จุดนี้สร้างปัญหาการเตรียมตัวสองชั้น ชั้นแรกคือเหรียญที่ยังผูกกับ public key ที่เคยถูกเปิดเผยแล้ว เช่น ที่อยู่ที่ถูกใช้ซ้ำหรือ output แบบเก่าบางประเภท ควรถูกมองเป็นกลุ่มที่ต้องย้ายก่อนในอนาคต ชั้นที่สองคือช่วงเวลาระหว่างการประกาศธุรกรรมกับการยืนยันในบล็อก หรือช่วงที่ธุรกรรมอยู่ใน mempool ซึ่งเป็นคิวของธุรกรรมที่ยังไม่ถูกรวมในบล็อก หากวันหนึ่งเครื่องควอนตัมสามารถกู้ private key ได้ภายในหน้าต่างเวลานั้น ผู้โจมตีอาจพยายามส่งธุรกรรมแข่งกับเจ้าของเหรียญ

ประมาณการปัจจุบันไม่ได้บอกว่าสิ่งนี้ทำได้แล้ววันนี้ แต่ชี้ให้เห็นว่าการออกแบบกระเป๋าเงิน ความเป็นส่วนตัวของการส่งธุรกรรม การจัดการ mempool และเวลายืนยันธุรกรรม ควรถูกนำเข้าไปอยู่ในแผนย้ายสู่ post-quantum ก่อนภัยคุกคามจะใช้งานได้จริง

มาตรฐาน post-quantum ไม่ใช่เรื่องไกลตัวแล้ว

เหตุผลสำคัญที่ควรเริ่มเตรียมตัวคือ post-quantum cryptography ไม่ได้เป็นแค่งานวิจัยในห้องแล็บอีกต่อไป ในเดือนสิงหาคม 2024 NIST หรือสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติของสหรัฐฯ ได้ประกาศมาตรฐาน post-quantum ชุดแรก 3 รายการ และสนับสนุนให้ผู้ดูแลระบบเริ่มเปลี่ยนผ่านโดยเร็วที่สุด

มาตรฐานเหล่านี้รวมถึง FIPS 203 สำหรับ ML-KEM ซึ่งเป็นกลไกห่อหุ้มกุญแจ, FIPS 204 สำหรับลายเซ็นดิจิทัล ML-DSA และ FIPS 205 สำหรับลายเซ็นแบบ stateless hash-based หรือ SLH-DSA NIST ยังเผยแพร่เอกสารวางแผนการเปลี่ยนผ่านจากอัลกอริทึมที่เสี่ยงต่อควอนตัมไปสู่อัลกอริทึมลายเซ็นดิจิทัลและการตั้งค่ากุญแจแบบ post-quantum

ในฝั่งสหราชอาณาจักร NCSC หรือศูนย์ความมั่นคงปลอดภัยไซเบอร์แห่งชาติ ระบุว่าการย้ายสู่ PQC เป็นการเปลี่ยนเทคโนโลยีมวลใหญ่ที่ต้องใช้เวลาหลายปี และตั้งหมุดหมายระยะแรกไว้ เช่น การกำหนดเป้าหมายการย้ายระบบและทำ discovery exercise ให้ครบถ้วนภายในปี 2028

สำหรับ Bitcoin และบล็อกเชนอื่น ๆ การเลือกอัลกอริทึมเป็นเพียงจุดเริ่มต้น เส้นทางลายเซ็นแบบ post-quantum ยังต้องเข้ากับข้อจำกัดขนาดธุรกรรม ต้นทุนการตรวจสอบ ค่าธรรมเนียม กระเป๋าฮาร์ดแวร์ ระบบ custody ไคลเอนต์แบบเบา ศูนย์ซื้อขาย บริดจ์ และที่สำคัญคือฉันทามติทางสังคมของเครือข่าย

สิ่งที่วงการคริปโตควรทำตั้งแต่ตอนนี้

1. ทำบัญชีความเสี่ยงด้านคริปโตกราฟี

ศูนย์ซื้อขาย ผู้รับฝากสินทรัพย์ ผู้พัฒนากระเป๋าเงิน บริดจ์ ผู้ออก stablecoin ทีม L2 และคลังสินทรัพย์ขนาดใหญ่ ควรสำรวจว่าระบบใดพึ่งพาคริปโตกราฟีแบบกุญแจสาธารณะที่เสี่ยงต่อควอนตัมบ้าง รายการนี้ควรรวมขั้นตอนการเซ็นธุรกรรม อุปกรณ์เก็บกุญแจ รูปแบบแบ็กอัป วิธี recovery นโยบาย multisig สมาร์ตคอนแทรกต์ validator ของบริดจ์ และ public key ที่มีอายุใช้งานยาว

แนวทางนี้สอดคล้องกับคำแนะนำระยะแรกของ NCSC ที่ให้กำหนดเป้าหมายและทำ discovery ก่อนเกิดสถานการณ์ฉุกเฉิน สำหรับ Bitcoin กลุ่มที่ควรถูกจัดลำดับความสำคัญคือที่อยู่ที่ถูกใช้ซ้ำ public key ที่เปิดเผยแล้ว output รุ่นเก่า cold wallet มูลค่าสูง และ hot wallet ที่เปิดเผย public key บ่อย

2. หยุดเพิ่มความเสี่ยงที่หลีกเลี่ยงได้

กระเป๋าเงินและศูนย์ซื้อขายควรทำให้การใช้ที่อยู่ซ้ำยากขึ้น และทำให้การใช้ที่อยู่ใหม่เป็นค่าเริ่มต้นที่ง่ายขึ้น เพราะ public key ที่ถูกเปิดเผยแล้วหรือถูกใช้ซ้ำเป็นหนึ่งในจุดที่ชัดเจนที่สุดสำหรับการเตรียมความพร้อมด้านควอนตัม

ทีมโครงสร้างพื้นฐานควรศึกษาความเป็นส่วนตัวของการกระจายธุรกรรมด้วย หากโมเดลโจมตีในอนาคตเป็นการแข่งขันระหว่างธุรกรรมจริงกับธุรกรรมปลอม การลดการมองเห็นและย่นช่วงเวลาที่ public key เปิดเผยจะสำคัญ แม้ก่อนที่เครือข่ายทั้งหมดจะย้ายไปใช้ลายเซ็นแบบ post-quantum

3. ออกแบบรูปแบบธุรกรรม post-quantum ก่อนเกิดวิกฤต

ทีมบล็อกเชนควรมีข้อเสนอที่ตรวจสอบได้สำหรับการรองรับลายเซ็นแบบ post-quantum รวมถึงเส้นทางฉันทามติและการเปิดใช้ที่ปลอดภัย Google ระบุว่าเป้าหมายของการเปิดเผยงานวิจัยนี้คือช่วยให้ชุมชนคริปโตปรับปรุงความปลอดภัยและเสถียรภาพก่อนที่การโจมตีด้วยควอนตัมจะเป็นไปได้ รวมถึงการเปลี่ยนผ่านสู่ PQC

มาตรฐานของ NIST เป็นจุดตั้งต้น ไม่ใช่อัปเกรด Bitcoin โดยอัตโนมัติ FIPS 204 และ FIPS 205 เป็นมาตรฐานลายเซ็นดิจิทัล แต่ระบบบล็อกเชนยังต้องประเมินขนาดลายเซ็น ต้นทุนตรวจสอบ แบนด์วิดท์ ผลต่อค่าธรรมเนียม ประสบการณ์ผู้ใช้ การรองรับของ hardware wallet และความเชื่อมั่นทางคริปโตวิเคราะห์ในระยะยาว

4. ทดลองการย้ายแบบเป็นขั้นและแบบผสม

เส้นทางที่ใช้งานได้จริงอาจต้องมีช่วงเปลี่ยนผ่านที่ลายเซ็นเดิมและกลไก post-quantum ทำงานคู่กัน วิธีนี้ช่วยลดความเสี่ยงจากการพึ่งพาอัลกอริทึมใหม่ทันทีทั้งหมด และให้เวลา wallet, node, exchange, custodian และผู้ใช้เรียนรู้รูปแบบปฏิบัติการใหม่

ต้นทุนคือความซับซ้อน: ลายเซ็นอาจใหญ่ขึ้น น้ำหนักธุรกรรมและค่าธรรมเนียมอาจเพิ่มขึ้น และขั้นตอนในกระเป๋าเงินอาจยุ่งยากกว่าเดิม ปัญหาเหล่านี้ควรถูกวัดในโครงการทดลอง ไม่ใช่เพิ่งค้นพบระหว่างเหตุฉุกเฉินจริง

5. อัปเกรดระบบ custody และ wallet ให้พร้อมก่อน

ความเสี่ยงเชิงปฏิบัติการจะกระจุกตัวที่ระบบ custody ศูนย์ซื้อขาย ผู้รับฝากสินทรัพย์ สถาบันที่ให้บริการเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ลงทุน ผู้ออก stablecoin บริดจ์ และคลังสินทรัพย์ขนาดใหญ่ ควรทดสอบว่า signing module, HSM, hardware wallet, policy engine, audit log และขั้นตอนกู้คืนจากภัยพิบัติ รองรับการย้ายแบบ post-quantum หรือแบบเป็นขั้นได้หรือไม่

เพราะคำแนะนำสาธารณะมองว่าการย้ายสู่ PQC เป็นงานหลายปี ระบบเหล่านี้ควรถูกทดสอบขณะที่ภัยยังเป็นเชิงทฤษฎี มากกว่าต้องรีบเปลี่ยนเมื่อมีความสามารถโจมตีที่น่าเชื่อถือปรากฏขึ้นแล้ว

6. ตกลงกติกาฉันทามติทางสังคมล่วงหน้า

การย้ายคริปโตกราฟีไม่ใช่แค่ปัญหาคณิตศาสตร์ แต่เป็นปัญหาการกำกับดูแลของเครือข่ายแบบกระจายศูนย์ด้วย ชุมชนต้องมีบรรทัดฐานสำหรับการเตือนผู้ใช้ การสนับสนุนการย้ายเหรียญ การจัดการกรณีกุญแจสูญหาย และการตัดสินใจว่าจะทำอย่างไรกับเงินที่ผูกกับ public key ที่เปิดเผยเป็นเวลานานแต่ไม่เคยถูกย้าย

Google ระบุว่าการเปิดเผยงานวิจัยมีเป้าหมายเพื่อช่วยให้ชุมชนคริปโตเพิ่มความปลอดภัยและเสถียรภาพก่อนภัยคุกคามจะเกิดขึ้นจริง เวลาที่เลวร้ายที่สุดในการถกกติกาการย้ายระบบคือหลังจากตลาดเริ่มเชื่อว่าหน้าต่างโจมตีควอนตัมเปิดแล้ว

ควรจับตาอะไรระหว่างวันนี้ถึงปี 2033

อย่าดูแค่จำนวน physical qubits ที่ถูกประกาศในข่าว ตัวชี้วัดที่สำคัญกว่าคือจำนวน logical qubits อัตราความผิดพลาด ค่าใช้จ่ายของ error correction ความลึกของวงจร ต้นทุน Toffoli gate และการสาธิตคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบ fault-tolerant ในสเกลใหญ่จริง

การนำมาตรฐานไปใช้ก็สำคัญไม่แพ้กัน NIST ได้สรุปมาตรฐาน post-quantum ชุดแรกแล้ว แผนเปลี่ยนผ่านของ NIST กำลังเดินหน้า และ NCSC ก็วางหมุดหมายการย้ายระบบเป็นช่วง ๆ ดังนั้นเครือข่ายคริปโตไม่ควรสมมติว่างานฉันทามติและการอัปเกรดกระเป๋าเงินสามารถเลื่อนไปได้เรื่อย ๆ

บทสรุป

Bitcoin ยังไม่ได้ถูกตัดสินว่าจะแพ้ควอนตัมภายในปี 2033 และแหล่งข้อมูลที่อ้างถึงไม่ได้ชี้ว่ามีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เจาะ Bitcoin ได้จริงในวันนี้ แต่ความเสี่ยงสมเหตุสมผลพอที่ทีมจริงจังควรเริ่มเตรียมตัว

คอขวดไม่ได้อยู่ที่ฮาร์ดแวร์ควอนตัมอย่างเดียว แต่อยู่ที่การเลือกมาตรฐาน การอัปเกรด wallet ระบบ custody การรองรับของ exchange เศรษฐศาสตร์ค่าธรรมเนียม และฉันทามติของชุมชน หากรอจนคอมพิวเตอร์ควอนตัมเกือบโจมตี secp256k1 ได้แล้ว อุตสาหกรรมคริปโตอาจเหลือเวลาน้อยเกินไปในการย้ายระบบอย่างปลอดภัย