比特幣面臨的量子計算風險,不只是更換密碼學演算法的技術問題。加密貨幣投資人尼克・卡特在10月13日接受盧克・馬丁訪問時提出一種極端情境:若未來出現能夠破解比特幣密鑰的量子電腦,攻擊者可能恢復休眠比特幣的私鑰,並在約10個區塊內集中廣播一批轉帳。早期比特幣若同時大量移動,可能先衝擊市場對網路所有權與結算規則的信心。
約604萬枚比特幣已暴露公鑰
Glassnode在5月20日的分析估計,約604萬枚比特幣、相當於當時已發行供應量的30.2%,已處於公鑰暴露狀態。這項統計包括過去曾花費比特幣或重複使用地址、導致公鑰可見的活躍資產,也包括P2PK等結構上直接暴露公鑰的早期輸出,以及部分與Taproot相關的輸出。
量子攻擊的核心假設是,足夠強大的量子電腦可以利用肖爾演算法,從公開公鑰推導出私鑰,之後產生看似有效的花費授權。Google公開研究曾針對未來發動此類攻擊所需的計算資源進行建模,但目前仍沒有證據顯示這種密鑰恢復已經實現。換言之,量子密鑰攻擊目前仍屬未來風險,而不是已發生的網路事件。
不過,區塊空間可能容許攻擊者在短時間內處理大規模轉移。假設有5萬筆早期輸出,每筆持有50枚比特幣,總量達到250萬枚,按照比特幣開發者文件中的P2PK輸入範例,這些輸入約需570萬字節,即在不計交易額外開銷前約佔2280萬權重單位。按照區塊權重規則,10個區塊合計上限為4000萬權重單位。若將交易拆分,並把每批交易控制在Bitcoin Core約40萬權重單位的標準限制內,理論上可以在10個區塊的總容量中完成轉移。
10個區塊不代表轉移必然完成
實際交易能否被納入區塊,仍取決於交易手續費、網路擁堵程度及礦工的打包選擇。比特幣平均約每10分鐘產生一個區塊,因此10個區塊通常約需100分鐘,但實際時間可能出現明顯波動。不同輸出的腳本類型、花費條件及接收輸出的數量,也會改變一次批量轉移所需的區塊空間。
若量子攻擊發生,轉移的是既有比特幣的控制權,而不是增加新的發行量。可見的大規模轉帳可能在資產出售之前就引發持有人不安;之後是否形成更大範圍的市場波動,則取決於交易所的應對、可用流動性,以及市場參與者對轉帳來源的判斷。公鑰已暴露、持有人長期沒有活動、私鑰永久遺失,以及部分早期資產是否屬於中本聰,並不是同一個問題。
安全研究員詹姆森・洛普在5月21日的分析估計,約260萬枚已暴露公鑰的比特幣可能無法遷移。他以持有人長期不活動及已知實體標籤等資訊作為判斷代理,但這項估算並不等同於確認這些資產必然無法由合法持有人轉移。
防護升級可能牽動合法持有人
若保留現有花費規則,只要有人能夠提供有效私鑰,便仍可花費相關資產,包括未來可能由攻擊者恢復的私鑰。若網路限制舊式簽名,無法及時遷移資產或無法符合新型救援條件的合法持有人,可能因此失去存取權。這正是量子防護方案面對的主要取捨:提高尚未遷移資產的安全性,也可能壓縮部分真實持有人的補救空間。
目前的BIP-360草案提出Pay-to-Merkle-Root輸出類型,試圖移除Taproot中可能暴露密鑰的花費路徑,並在公鑰維持隱藏時降低長期暴露風險。BIP-361提出分階段處理方案,包括在啟用約3年後限制新的易受攻擊接收目標,並在其後約兩年透過救援條件進一步收緊舊式簽名的使用。Google自身的密碼學遷移時間表則把2029年列為預防性遷移目標,兩者並不是同一套比特幣共識規則。
部分救援構想依賴採用強化派生的錢包父級秘密。即使攻擊者恢復某一筆具體花費密鑰,通常也無法取得額外的父級秘密。不過,對於直接使用P2PK的輸出,相關草案作者仍將這類所有權證明視為尚未解決的問題。
多項方案仍停留在提案階段
丹・羅賓遜在5月1日提出的PACT概念,探索利用隱私時間戳證明地址控制權。若未來規則承認這類證據,持有人需要在量子密鑰恢復成為現實前完成準備,並保存相應證明;實際保護效果仍取決於驗證規則能否標準化,以及能否獲得生態系統採用。
2月發布的Hourglass V2草案則提出更直接的限流方式:每個區塊最多處理一筆P2PK花費,並將每個區塊的淨花費量限制在不超過1枚比特幣。限流可以放慢潛在攻擊者的資金外流速度,但合法持有人也會受到相同限制,持有資產規模較大的使用者可能需要更長時間完成遷移。
上述方案目前都屬於研究或提案,尚未成為比特幣網路的統一規則。按照BIP流程,相關改動最終仍需要經過軟體實作、節點運行及整個生態系統的接受。卡特提出的情境,最終將爭議集中在一項所有權判斷:當普通簽名無法區分原始持有人與量子攻擊者時,比特幣網路應承認哪些控制權證明,以及無法提前遷移的合法持有人應如何獲得救援。