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| | | | 量子计算将攻破区块链？中国人民大学教授袁勇谈该如何应对 |
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C114讯4月21日消息（颜翊）区块链具有三大技能特色：去中心化、极难篡改、安全性高。而传统暗码学理论的安全性根底是困难数学问题的核算复杂度理论。跟着量子核算机的开展，破解传统暗码仅仅时间问题。
在量子核算要挟区块链的相关论说中，持有此观点的一方给出的论据主要包含两点：一是量子核算会要挟比特币的安全协议；二是算力更大的量子核算机能独占“挖矿”。
那么当量子核算和区块链萍水相逢时，量子核算究竟能不能攻破区块链？
4月19日下午，在山东济南举行的量子核算与数据安全论坛上，中国人民大学教授袁勇介绍了量子核算和区块链的现状，并提出对此问题的见地。
存在风险需有备无患
袁勇表明，根据其2019年做的一个开始研讨显示，量子核算的确对于区块链底层的暗码学机制，尤其是非对称的公钥暗码学机制有十分重要的影响。
对于区块链来说，非对称暗码学一般根据三种典型的数学困难问题，也就是质因数分解、椭圆曲线离散对数、素数域的离散对数。这些困难问题归根结底都是一种单向的相应的函数，这种函数正向的核算十分的简单，可是根据当前的战略，逆向核算是十分困难的。
以Gover算法对区块链的影响为例，Gover算法上在无序数组上查找的时间为θ（N0.5），因而能够加快哈希磕碰的查找过程，相对经典算法供给二次加快增强效果。攻击者能够经过查找哈希磕碰来篡改区块链数据，甚至替换悉数链上数据。量子核算使用Grover算法能够快速找到一致解，帮助攻击者独占区块链记账权，进而可随意损坏交易。
比特币PoW一致中随机数空间Nonce即使扩展到48位，经典核算机遍历都需求465天，而量子核算机只需θ（224）次操作，用时仅2秒。
但作为国内最早的区块链技能研讨者之一，袁勇曾在《区块链——领导干部读本》一书中明确表明：“总体上来说，我不太认同量子核算对区块链发生要挟（的说法）。”
“首要，对方并没有以开展的眼光来看待问题。量子核算和区块链，或者说量子核算跟暗码学一定会出现共生演化的趋势，二者相互促进，不能用十年后的量子核算与现有的比特币暗码系统混为一谈。”袁勇说：“我相信暗码学系统和区块链的技能一定会有相应的手法使用量子核算要挟。”
针对量子核算算力惊人的观点，袁勇也予以了辩驳。据他介绍，比特币的一致算法是以算力为根底的。因而或许面临量子核算的要挟。可是区块链技能系统中的一致算法子PoW（即ProofofWork，工作量证明机制）之后，出现出百花齐放的开展态势，现在至少已有30余种一致算法。此外，还有Paxos和Raft传统分布式一致性算法能够运用，这些一致协议在很大程度上能够抵御量子核算攻击。所以，假如量子核算的确发生要挟，区块链能够经过切换一致协议来处理。
同时，袁勇也认为，风险的确存在，我们也需求有备无患。对此，他提出了两个应对计划：抗量子区块链+量子区块链。
其间，抗量子区块链的主要开展方向是融入现在的公有区块链系统，而量子区块链由于需求分布式的节点，还需求一定的量子能力，更适用于联盟链的系统。
抗量子区块链研讨现状
抗量子区块链的主要思路是使用抗量子暗码学替代传统暗码学算法，根据核算安全性假定，即假定特定数学困难问题不能被量子核算机有用处理。
现在主流的抗量子暗码计划包含：根据哈希的暗码学计划（LMS、XMSS、SPHINCS、NSW等）、根据编码的暗码学计划（CFS、QUARTZ等）、根据格的暗码学计划（GPU、LYU、BLISS、RING-TESLA、DILITHIUM、NTRU等）、根据多元变量的暗码学计划（RAINBOW等）、以及根据超奇特椭圆曲线同源暗码计划等。
如（Chalkias2018）提出区块链化的后量子签名计划BPQS（BlockchainizedPost-QuantumSignature），是第一种使用区块链或DAG结构来下降签名本钱的后量子签名计划，其签名更短、速度更快。
QuantumResistantLedger（QRL）是一种抗量子加密货币，翟永根据哈希的签名计划XMSS替代比特币的Secp256椭圆曲线来供给抗量子安全性，其目的是作为量子年代比特币的后备版别。
量子区块链的探究
量子区块链的主要思路是根据量子暗码学供给无条件安全性，即在敌手具有算力的条件下依然确保安全，一般须固定的网络参加节点。
在量子区块链的探究中，2018年俄罗斯量子中心学者提出根据QKD技能取代区块链中的数字签名算法，完成了城市光纤网络中具有无条件安全特性的分布式量子区块链原型网络。
其优点是采用经典的ByzantlneAgreement一致协议，完成了4节点拜占庭容错。缺点是计划不行完整，短缺具体算法和安全性分析。假如存在大量恶意节点，BA一致协议通讯复杂度极高。
量子通讯与分布式区块链通讯网络具有极强的互补性，将二者有机结合，能够完成高度安全、高度容错、低本钱的量子区块链通讯网络。使用区块链系统架构，能够完成量子通讯中的拜占庭容错机制、量子中继网络的分布式容错控制，将现在根据高本钱可信中继节点的京沪干线升级根据低本钱可容错节点的广域量子骨干网。
此外，袁勇还提及了量子核算+区块链的其他潜在方向：如量子随机区块链，使用量子随机数发生器规划新型区块链一致算法，完成区块链一致过程中的快速、安全和高效承认，处理区块链功能缺点。分布式量子核算则可使用区块链技能会聚算力，有用下降量子核算机的使用门槛。
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