Rủi ro máy tính lượng tử đối với Bitcoin không chỉ nằm ở việc thay thuật toán mật mã. Trong cuộc phỏng vấn với Luke Martin ngày 13/10, nhà đầu tư tiền mã hóa Nick Carter nêu một kịch bản cực đoan: nếu xuất hiện máy tính lượng tử đủ khả năng bẻ khóa Bitcoin, kẻ tấn công có thể khôi phục khóa riêng của các đồng tiền nằm im lâu năm rồi phát tán hàng loạt giao dịch trong khoảng 10 khối. Việc Bitcoin đời đầu đồng loạt dịch chuyển có thể làm lung lay niềm tin vào quyền sở hữu và quy tắc quyết toán của mạng lưới trước cả khi các đồng tiền được bán ra.
Khoảng 6,04 triệu BTC đã lộ khóa công khai
Trong phân tích ngày 20/5, Glassnode ước tính khoảng 6,04 triệu Bitcoin, tương đương 30,2% nguồn cung lưu hành tại thời điểm đó, nằm trong các địa chỉ có khóa công khai đã bị lộ. Con số này bao gồm tài sản từng được chi tiêu hoặc dùng lại địa chỉ khiến khóa công khai hiển thị, các đầu ra đời đầu như P2PK vốn để lộ khóa theo cấu trúc, cùng một số đầu ra liên quan đến Taproot.
Kịch bản tấn công dựa trên giả định máy tính lượng tử đủ mạnh có thể dùng thuật toán Shor để suy ra khóa riêng từ khóa công khai, sau đó tạo chữ ký chi tiêu có vẻ hợp lệ. Nghiên cứu công khai của Google từng mô hình hóa lượng tài nguyên tính toán cần thiết cho kiểu tấn công này trong tương lai, nhưng hiện chưa có bằng chứng cho thấy khả năng khôi phục khóa Bitcoin đã thành hiện thực. Vì vậy, đây vẫn là rủi ro tiềm tàng, không phải sự cố đã xảy ra trên mạng lưới.
Dung lượng khối có thể cho phép xử lý lượng giao dịch lớn trong thời gian ngắn. Giả sử có 50.000 đầu ra đời đầu, mỗi đầu ra nắm giữ 50 BTC, tổng cộng là 2,5 triệu BTC. Theo ví dụ đầu vào P2PK trong tài liệu dành cho nhà phát triển Bitcoin, các đầu vào này cần khoảng 5,7 triệu byte, tương đương khoảng 22,8 triệu đơn vị trọng lượng trước khi tính phần phụ trội của giao dịch. Giới hạn trọng lượng của 10 khối là 40 triệu đơn vị. Nếu chia giao dịch thành nhiều đợt và giữ mỗi đợt trong giới hạn tiêu chuẩn khoảng 400.000 đơn vị trọng lượng của Bitcoin Core, về lý thuyết lượng giao dịch nói trên có thể nằm trong sức chứa tổng cộng của 10 khối.
10 khối không đồng nghĩa giao dịch chắc chắn được xác nhận
Trên thực tế, giao dịch có được đưa vào khối hay không còn phụ thuộc vào phí, tình trạng tắc nghẽn mạng và lựa chọn của thợ đào. Bitcoin tạo khối trung bình khoảng 10 phút một lần, nên 10 khối thường mất khoảng 100 phút, nhưng thời gian thực tế có thể dao động đáng kể. Loại script của từng đầu ra, điều kiện chi tiêu và số lượng đầu ra nhận tiền cũng ảnh hưởng đến dung lượng cần thiết cho một đợt chuyển lớn.
Nếu một cuộc tấn công lượng tử xảy ra, nó sẽ chuyển quyền kiểm soát các Bitcoin hiện có chứ không làm tăng nguồn cung. Những giao dịch quy mô lớn có thể khiến người nắm giữ lo ngại trước khi xuất hiện hoạt động bán ra. Mức độ biến động rộng hơn sau đó sẽ tùy thuộc phản ứng của các sàn giao dịch, thanh khoản sẵn có và cách thị trường xác định nguồn gốc của số tiền. Việc khóa công khai đã lộ, chủ sở hữu lâu ngày không hoạt động, khóa riêng bị mất vĩnh viễn và khả năng một số tài sản đời đầu thuộc về Satoshi Nakamoto là những vấn đề khác nhau.
Ngày 21/5, nhà nghiên cứu bảo mật Jameson Lopp ước tính khoảng 2,6 triệu BTC đã lộ khóa công khai có thể không di chuyển được. Ước tính của ông dựa trên các dấu hiệu như chủ sở hữu không hoạt động trong thời gian dài và nhãn nhận diện các thực thể đã biết. Tuy nhiên, đây không phải bằng chứng xác nhận những tài sản đó chắc chắn không thể được chủ sở hữu hợp pháp chuyển đi.
Nâng cấp bảo vệ có thể ảnh hưởng chủ sở hữu hợp pháp
Nếu giữ nguyên quy tắc chi tiêu hiện tại, bất kỳ ai cung cấp được khóa riêng hợp lệ vẫn có thể sử dụng tài sản, kể cả khi khóa đó được kẻ tấn công khôi phục trong tương lai. Ngược lại, nếu mạng lưới hạn chế chữ ký kiểu cũ, những chủ sở hữu hợp pháp không kịp di chuyển tài sản hoặc không đáp ứng được điều kiện cứu hộ mới có thể mất quyền truy cập. Đây là bài toán cân bằng chính của các đề xuất phòng vệ lượng tử: bảo vệ tài sản chưa được chuyển đổi nhưng có thể thu hẹp cơ hội khôi phục cho một số chủ sở hữu thực sự.
Dự thảo BIP-360 đề xuất loại đầu ra Pay-to-Merkle-Root, nhằm loại bỏ đường chi tiêu trong Taproot có thể làm lộ khóa và giảm rủi ro phơi lộ khóa dài hạn khi khóa công khai vẫn được giữ kín. BIP-361 đề xuất lộ trình theo giai đoạn: khoảng ba năm sau khi kích hoạt sẽ hạn chế các địa chỉ nhận mới dễ bị tấn công, rồi sau khoảng hai năm tiếp theo siết chặt hơn việc dùng chữ ký cũ thông qua điều kiện cứu hộ. Lộ trình chuyển đổi mật mã của Google đặt mục tiêu phòng ngừa vào năm 2029; đây không phải cùng một bộ quy tắc đồng thuận của Bitcoin.
Một số phương án cứu hộ dựa vào bí mật cấp cha của ví, được tạo theo cách tăng cường bảo mật. Ngay cả khi khôi phục được khóa chi tiêu của một giao dịch cụ thể, kẻ tấn công thường vẫn không lấy được bí mật cấp cha bổ sung. Tuy nhiên, với các đầu ra P2PK sử dụng trực tiếp, tác giả của các dự thảo vẫn xem việc chứng minh quyền sở hữu theo cách này là vấn đề chưa được giải quyết.
Các phương án vẫn đang ở giai đoạn đề xuất
Ngày 1/5, Dan Robinson đưa ra ý tưởng PACT, tìm cách dùng dấu thời gian riêng tư để chứng minh quyền kiểm soát địa chỉ. Nếu quy tắc trong tương lai công nhận loại bằng chứng này, chủ sở hữu sẽ cần chuẩn bị và lưu bằng chứng trước khi việc khôi phục khóa lượng tử trở thành hiện thực. Hiệu quả bảo vệ còn phụ thuộc vào việc các quy tắc xác minh có được chuẩn hóa và toàn hệ sinh thái chấp nhận hay không.
Dự thảo Hourglass V2 công bố hồi tháng 2 đề xuất giới hạn trực tiếp hơn: mỗi khối chỉ xử lý tối đa một giao dịch chi tiêu P2PK, đồng thời giới hạn lượng chi ròng ở mức không quá 1 BTC mỗi khối. Cách này có thể làm chậm tốc độ rút tiền của kẻ tấn công tiềm tàng, nhưng cũng áp dụng với chủ sở hữu hợp pháp; những người cần di chuyển lượng tài sản lớn có thể phải chờ lâu hơn.
Hiện các phương án trên đều là nghiên cứu hoặc đề xuất, chưa trở thành quy tắc thống nhất của mạng Bitcoin. Theo quy trình BIP, thay đổi cần được triển khai trong phần mềm, các nút mạng vận hành và toàn hệ sinh thái chấp nhận. Kịch bản của Carter đặt trọng tâm vào câu hỏi về quyền sở hữu: khi chữ ký thông thường không thể phân biệt chủ sở hữu ban đầu với kẻ tấn công lượng tử, mạng Bitcoin nên công nhận bằng chứng kiểm soát nào, và chủ sở hữu hợp pháp chưa kịp di chuyển tài sản sẽ được cứu hộ ra sao.