🗓️ 👨🏽‍💼 🎙️ क्वांटम लचीला ब्लॉकचैन 🥂 👶🏾 👝

इस लेख में, मैं क्वांटम कंप्यूटरों के प्रदर्शन में वृद्धि के प्रकाश में ब्लॉकचेन प्रौद्योगिकी में सुरक्षा समस्या के बारे में बात करूंगा, क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करके हमलों से सुरक्षा के कुछ तरीकों पर चर्चा करता हूं, और हाल ही में एक परियोजना: क्वांटम-प्रतिरोधी लेजर। डेवलपर्स के अनुसार, यह दुनिया का पहला प्लेटफॉर्म होगा जो पोस्ट-क्वांटम एन्क्रिप्शन के सिद्धांतों पर बनाया गया था और इन प्रौद्योगिकियों के तेजी से विकास की स्थिति में "क्वांटम शॉक" से सुरक्षा प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। शास्त्रीय एन्क्रिप्शन सिद्धांतों का उपयोग करके बनाए गए प्लेटफार्मों को इस तरह के एक झटका के अधीन किया जा सकता है। मूलभूत परिवर्तनों के बिना, Bitcoin, Ethereum, Ardor और इनमें से अधिकांश प्लेटफ़ॉर्म निकट भविष्य में हो सकते हैं।

भाग 1. सुरक्षा मुद्दा

भेद्यता

बिटकॉइन और इसी तरह की प्रणालियों की सुरक्षा एल्गोरिदम सार्वजनिक और निजी कुंजी के साथ असममित एन्क्रिप्शन के सिद्धांत पर आधारित है। एक लेन-देन एक निजी कुंजी के साथ हस्ताक्षरित है, और इसकी वैधता सार्वजनिक कुंजी का उपयोग करके सत्यापित की जाती है।

क्लासिक हमले के एल्गोरिदम का उपयोग करना, एक निजी कुंजी को ढूंढना लगभग असंभव है, जनता को जानना। असममित एन्क्रिप्शन सिस्टम, जैसे कि आरएसए और जैसे (डीएसए, डीएच, इत्यादि) इस दावे पर बनाए गए हैं कि संख्या को फैक्टर करने की जटिलता कुंजी के आकार से तेजी से बढ़ती है। हालांकि, एक क्वांटम कंप्यूटर पर शोर एल्गोरिथ्म का उपयोग करते हुए, बहुपद समय में यह संभव हो जाता है कि संख्या को प्रमुख कारकों में विघटित किया जाए और, इस प्रकार, सार्वजनिक को जानने के लिए, निजी कुंजी ढूंढें।

2001 में, आईबीएम ने 15 को दो प्रमुख कारकों, 3 और 5 में विभाजित करके यह प्रदर्शित किया। एक क्वांटम कंप्यूटर जिसमें 7 क्वैबिट्स का उपयोग इन उद्देश्यों के लिए किया गया था। तब से, क्वांटम कंप्यूटिंग प्रौद्योगिकियों का विकास तेजी से प्रगति कर रहा है।

2016 में, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं का एक समूह, इंसब्रुक इंस्टीट्यूट के साथ मिलकर, केवल 5 क्विट का उपयोग करके , संख्या 15 को डिकम्पोज करने का एक ही कार्य करता है।

जुलाई 2017 में, रूसी-अमेरिकी भौतिकविदों द्वारा एक प्रोग्राम योग्य 51 qubit कंप्यूटर बनाया गया था।

अक्टूबर 2017 के अंत में, सिंगापुर और ऑस्ट्रेलिया विश्वविद्यालयों के एक अंतरराष्ट्रीय शोध समूह ने निष्कर्ष निकाला कि ब्लॉकचेन में इस्तेमाल किए जाने वाले अधिकांश क्रिप्टोग्राफिक प्रोटोकॉल एक शक्तिशाली क्वांटम कंप्यूटर द्वारा हमलों के लिए असुरक्षित हैं। समूह की रिपोर्ट क्वांटम कंप्यूटर की बिजली वृद्धि के 2 पूर्वानुमान प्रदान करती है: आशावादी और कम आशावादी। पहले के अनुसार, प्रत्येक 10 महीनों में एक क्वांटम कंप्यूटर की संख्याओं की संख्या दोगुनी हो जाएगी। एक कम आशावादी पूर्वानुमान हर 20 महीने में क्वैब की संख्या को दोगुना करने का संकेत देता है। नीचे दिया गया आंकड़ा दोनों पूर्वानुमानों के रेखांकन दिखाता है।

क्वांटम कंप्यूटर हमलों के लिए सबसे असुरक्षित है, दीर्घवृत्त घटता ( ECDSA ) पर आधारित एक डिजिटल हस्ताक्षर बनाने के लिए एल्गोरिदम। इस प्रकार, समूह की रिपोर्ट के अनुसार , 2027 तक बिटकॉइन को उसके क्लासिक रूप में क्रैक किया जा सकता है।

शायद सब कुछ इतना बुरा नहीं है? सार्वजनिक कुंजी स्पष्ट पाठ में संग्रहीत नहीं है

अप्रैल 2017 के अंत में, बिटकॉइन डॉट कॉम पर एक लेख प्रकाशित किया गया था कि क्या बिटकॉइन धारकों को क्वांटम कंप्यूटर के साथ इसे तोड़ने से सावधान रहना चाहिए। यह कहता है कि इस तथ्य के बावजूद कि बिटकॉइन ब्लॉकचेन में असममित एन्क्रिप्शन का उपयोग किया जाता है, उपयोगकर्ताओं को अपने सिक्कों की सुरक्षा के बारे में चिंता नहीं करनी चाहिए। सार्वजनिक कुंजी स्पष्ट पाठ में संग्रहीत नहीं है। इसलिए, सिक्कों को स्थानांतरित करने के लिए पते सार्वजनिक कुंजी नहीं हैं, लेकिन केवल SHA-256 हैश फ़ंक्शन को लागू करने का परिणाम है। हैश फ़ंक्शन एक तरफ़ा रूपांतरण करता है और इसलिए क्वांटम कंप्यूटर के हमलों के लिए प्रतिरोधी है।

लेन-देन के दौरान सार्वजनिक कुंजी ज्ञात हो जाती है

सार्वजनिक कुंजी स्पष्ट में उपलब्ध नहीं है कि बयान पूरी तरह से सच नहीं है। छोटे विवरणों में जाने के बिना, हम बिटकॉइन (बीटीसी) के उदाहरण का उपयोग करके विश्लेषण करेंगे कि क्रिप्टोक्यूरेंसी को एक व्यक्ति से दूसरे व्यक्ति में कैसे स्थानांतरित किया जाता है।

बता दें कि एलिस ने बिटकॉइन के एक पते पर अपने वॉलेट में 100 mBTC (1000 mBTC = 1 BTC) हैं। वह बॉब 1 mBTC को स्थानांतरित करना चाहता है। ऐसा करने के लिए, वह बॉब के बिटकॉइन पते, हस्तांतरण शुल्क और बिटकॉइन पते को अपने बटुए में परिवर्तन प्राप्त करने के लिए इंगित करता है। मान लीजिए कि एलिस ने कमीशन के रूप में 1 mBTC का संकेत दिया। इस प्रकार, 100 mBTC में से ऐलिस के पास, 1 mBTC को बॉब को भेजा जाता है, 1 mBTC को बिटकॉइन नेटवर्क पर कमीशन के रूप में छोड़ दिया जाता है और 98 mBTC को ऐलिस के वॉलेट में वापस कर दिया जाता है।

अब देखते हैं कि बिटकॉइन नेटवर्क स्तर पर क्या होता है। ऐलिस और बॉब के पास सिक्के रखने के लिए पते वाले बटुए हैं। एक वॉलेट में कई बिटकॉइन पते हो सकते हैं। पटल बनाते समय पते उत्पन्न होते हैं। प्रत्येक पता ECDSA एल्गोरिथ्म द्वारा बनाई गई एक प्रमुख जोड़ी से मेल खाता है: सार्वजनिक और निजी। सिक्कों को स्थानांतरित करते समय, एक लेन-देन बनाया जाता है जिसमें ऐलिस, बॉब के बिटकॉइन पते, एलिस की निजी कुंजी, एलिस की सार्वजनिक कुंजी और कुछ अन्य डेटा द्वारा प्रेषित एक हस्ताक्षर द्वारा प्रेषित सिक्कों की संख्या के बारे में जानकारी होती है। अगला, एक खुले (अनएन्क्रिप्टेड) फॉर्म में लेनदेन नेटवर्क को भेजा जाता है । मेजबान, प्रसंस्करण के लिए एक लेनदेन को स्वीकार करने से पहले, सार्वजनिक कुंजी का उपयोग करके अपने हस्ताक्षर को सत्यापित करें। यदि हस्ताक्षर वैध है, तो वे लेनदेन की जानकारी ब्लॉक में जोड़ते हैं। इस स्विचिंग ऑपरेशन को पुष्टि कहा जाता है।

बिटकॉइन नेटवर्क में औसत ब्लॉक पीढ़ी का समय 10 मिनट है। नेटवर्क इस समय को स्थिर रखने का प्रयास करता है। प्राप्त धन का उपयोग करने से पहले, 6 पुष्टियों की प्रतीक्षा करने की सिफारिश की जाती है । इस प्रकार, बॉब, सुरक्षा नियमों का पालन करते हुए, स्थानांतरित होने के लगभग एक घंटे बाद प्राप्त धन का उपयोग करने में सक्षम होंगे।

बिटकॉइन नेटवर्क पर सिक्कों को स्थानांतरित करने की एक विशेषता यह है कि सिक्कों के केवल एक हिस्से को एक पते से स्थानांतरित करना संभव नहीं है। बटुआ में बिटकॉइन पते पर स्थित सिक्के हमेशा पूर्ण स्थानांतरित किए जाते हैं, और परिवर्तन प्रेषक को वापस कर दिया जाता है। यह उस पते पर दोनों को प्राप्त किया जा सकता है जहां से सिक्के भेजे गए थे, और किसी अन्य को। इसलिए, ऐलिस को डिलीवरी के लिए पते का संकेत देना चाहिए। वॉलेट का संचालन करने वाले कई सॉफ्टवेयरों में, वितरण पता भेजने वाला पता है।

लेन-देन शुल्क, सख्ती से बोलना अनिवार्य नहीं है, लेकिन इसकी अनुपस्थिति लंबे समय तक लेनदेन में देरी कर सकती है। आक्षेप भी सत्य है: आप कमीशन के आकार को बढ़ाकर लेनदेन को कुछ हद तक तेज कर सकते हैं। इस लेखन (जनवरी 2018) के समय, अधिकांश वॉलेट सॉफ़्टवेयर 1 mBTC का शुल्क प्रदान करता है। कई संसाधन हैं, उदाहरण के लिए, यह एक , जो आपको उस समय का अनुमान लगाने की अनुमति देता है जो कमीशन के आकार के आधार पर एक ब्लॉक में शामिल है।

1 बार सार्वजनिक कुंजी का उपयोग करना

सुरक्षा के दृष्टिकोण से, एक नए पते में परिवर्तन प्राप्त करना सबसे अच्छा है, जिसकी सार्वजनिक कुंजी नेटवर्क को ज्ञात नहीं होगी। इस स्थिति में, कुंजी जोड़ी का उपयोग केवल 1 बार किया जाता है। हालांकि, दिसंबर 2017 तक के आंकड़ों के अनुसार, लगभग 41.34% पते पुन: उपयोग किए जाते हैं।

हमला करने के लिए 10 मिनट

हालांकि, जल्द या बाद में आपको नए पते पर धन का उपयोग करना होगा। सार्वजनिक कुंजी स्पष्ट में नेटवर्क को प्रेषित की जाती है। पुष्टि होने तक, धन अभी भी प्रेषक के पास है। यदि किसी लेन-देन के दौरान किसी हमलावर को सार्वजनिक कुंजी प्राप्त होती है, तो उसके पास क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करके निजी कुंजी प्राप्त करने के लिए लगभग 10 मिनट का समय होगा और एक उच्च पते की स्थापना करते हुए, उसी पते से अपने लेनदेन का संचालन करने का प्रयास करेगा।

स्थैतिक पते अधिक असुरक्षित हैं

Ethereum, NXT, Ardor इत्यादि जैसी प्रणालियों में, सार्वजनिक कुंजी को पहले लेनदेन के बाद भी जाना जाता है। स्थिति इस तथ्य से बढ़ जाती है कि टोकन या स्मार्ट अनुबंध स्थिर पते से बंधे होते हैं, जिन पर लंबे समय तक हमला किया जा सकता है। यदि हमला सफल हो जाता है, तो हमलावर इन पतों के आधार पर पूरी आर्थिक प्रणाली को नष्ट कर सकता है।

भाग 2. समाधान

क्वांटम कंप्यूटर के हमलों का प्रतिरोध कैसे प्रदान करें?

वर्तमान में, कई बुनियादी तरीके हैं जो क्वांटम कंप्यूटर हमलों से सुरक्षा प्रदान करते हैं:

हैश-आधारित क्रिप्टोग्राफी;
कोड आधारित क्रिप्टोग्राफी;
मैट्रिक्स-आधारित क्रिप्टोग्राफी;
बहु-आयामी द्विघात प्रणालियों पर आधारित क्रिप्टोग्राफी;
निजी कुंजी क्रिप्टोग्राफी।

पर्याप्त लंबी चाबियाँ और सुरक्षा आवश्यकताओं के अनुपालन के साथ, ये सुरक्षा विधियां क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करके क्लासिक हमलों और हमलों दोनों का सामना करने में सक्षम हैं।

सबसे अधिक अध्ययन हैश कार्यों के आधार पर डिजिटल हस्ताक्षर का उपयोग है।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, हैश फ़ंक्शन एक तरफ़ा संदेश रूपांतरण करता है। संदेश को निश्चित लंबाई के हैश मान में बदल दिया जाता है। एक ओर हैश फ़ंक्शन का उपयोग करके संदेशों को समान हैश मान प्राप्त करने के लिए खोज करने के लिए इसे संवेदनहीन बनाना चाहिए। दूसरी ओर, एल्गोरिथ्म टकराव के लिए प्रतिरोधी होना चाहिए: जब 2 अलग-अलग संदेश हैश फ़ंक्शन के समान मूल्य के अनुरूप हों।

ग्रोवर के क्वांटम एल्गोरिदम का उपयोग मूल संदेश खोजने के लिए टकराव खोजने या प्रारंभिक हमले करने की कोशिश करने के लिए किया जा सकता है। इसके लिए आवश्यकता होगी

$O (2 ^ {\ frac {n} {2}})$ संचालन। इस प्रकार, 128-बिट सुरक्षा बनाए रखने के लिए, परिणामी हैश की लंबाई कम से कम 256 बिट्स है। इस तरह के एक समारोह के रूप में, SHA-256 का चयन किया जा सकता है।

लमपत्रक हस्ताक्षर

डिजिटल हस्ताक्षर में हैश फ़ंक्शन का उपयोग करने के लिए एक विकल्प लैमपोर्ट के हस्ताक्षर हैं। इसे किसी भी वन-वे हैश फ़ंक्शन के आधार पर बनाया जा सकता है। एल्गोरिथ्म की क्रिप्टोग्राफिक स्थिरता प्रयुक्त हैश कार्यों की क्रिप्टोग्राफिक स्थिरता पर आधारित है।

हस्ताक्षर योजना

संदेश के लिए

ए म

$एम$ लंबाई

ए म

$एम$ कुंजियाँ उत्पन्न होती हैं। सबसे पहले, निजी कुंजी जोड़े में उत्पन्न होती हैं

ए स क े

$एसके$ लंबाई

ए न

$एन$ फिर, हैश फ़ंक्शन का उपयोग करते हुए, सार्वजनिक कुंजी जोड़े निजी कुंजी से बनते हैं

प ी क े

$पीके$ । निजी और सार्वजनिक कुंजी जोड़े की संख्या मूल संदेश में बिट्स की संख्या के बराबर है।

हस्ताक्षर करते समय, एक संदेश बिट द्वारा बिट पढ़ा जाता है, और, वर्तमान बिट के मूल्य के आधार पर, संबंधित जोड़ी की निजी कुंजी में से एक का चयन किया जाता है। चयनित निजी कुंजियों को एक हस्ताक्षर में जोड़ा जाता है। अगला, परिणामस्वरूप हस्ताक्षर और

ए म

$एम$ सार्वजनिक कुंजियों के जोड़े प्राप्तकर्ता को भेजे जाते हैं।

हस्ताक्षर सत्यापित करना इसे बनाने की प्रक्रिया के समान है। हस्ताक्षर लंबाई के टुकड़ों में टूट गया है

ए न

$एन$ फिर उसी हैश फ़ंक्शन का उपयोग करके परिवर्तित किया जाता है। संदेश को बिट द्वारा पढ़ा जाता है और बिट का मूल्य सार्वजनिक कुंजी का चयन करता है, जिसकी तुलना प्राप्त हैश मूल्य से की जाती है।

आमतौर पर, हस्ताक्षर लागू करने से पहले, मूल संदेश का आकार कम करने के लिए हैशेड किया जाता है। बता दें कि SHA-256 को हैश फंक्शन के रूप में चुना गया है

$m = n = 256$ । इस मामले में, सार्वजनिक की कुल लंबाई (साथ ही निजी) कुंजी

$L_ {PK}$ यह समान है:

।

$L_ {PK} = n * 2 * m = 256 * 2 * 256 = 128 KB = 16 KB।$

हस्ताक्षर की लंबाई

$L_S$ इस प्रकार है:

।

$L_S = n * m = 64 KB = 8 KB।$

लैम्पपोर्ट का हस्ताक्षर एक बार होता है (केवल एक बार उपयोग किए जाने पर सुरक्षित रहता है), क्योंकि जब इसे निष्पादित किया जाता है और प्रसारित किया जाता है, तो निजी कुंजी का आधा हिस्सा ज्ञात हो जाता है। संदेश की लंबाई 256 बाइट और हैश की लंबाई 256 होने दें। इससे पहले कि एलिस संदेश के लिए हस्ताक्षर प्रकाशित करे, कोई भी एक गुप्त कुंजी में 2 * 256 यादृच्छिक संख्या नहीं जानता है। इस प्रकार, कोई भी हस्ताक्षर के लिए 256 संख्याओं का सही सेट नहीं बना सकता है।

एलिस द्वारा हस्ताक्षर प्रकाशित करने के बाद, कोई भी अभी भी शेष 256 नंबरों को नहीं जान पाएगा, और इस तरह उन संदेशों के लिए एक हस्ताक्षर नहीं बना पाएगा, जिनके पास एक अलग हैश है।

तथ्य यह है कि लैम्पपोर्ट के हस्ताक्षर एक बार में, हस्ताक्षर और सार्वजनिक कुंजी (24 केबी की 256 बाइट्स की लंबाई और 256 बाइट्स की लंबाई के साथ 24 केबी) की प्रभावशाली कुल राशि के साथ संयुक्त है, सार्वजनिक लेनदेन ब्लॉक में इसका उपयोग अनुचित बनाता है।

हस्ताक्षर Winternitz

अन्य एक बार डिजिटल हस्ताक्षर एल्गोरिदम हैं। विंटरटेनिया के हस्ताक्षर में, लैम्पपोर्ट के हस्ताक्षर के विपरीत, मूल संदेश को बिटवाइज़ नहीं, बल्कि ब्लॉक में हस्ताक्षरित किया गया है। Winternitz का एकमुश्त हस्ताक्षर, लैमपोर्ट की तरह, किसी भी मजबूत क्रिप्टोग्राफिक फ़ंक्शन के आधार पर बनाया जा सकता है।

हस्ताक्षर योजना

संदेश

ए म

$एम$ लंबाई

ए म

$एम$ टुकड़ों में टूट गया

$M_i$ लंबाई

$w$ । प्रत्येक टुकड़े के लिए एक निजी कुंजी उत्पन्न होती है

ए स क े

$एसके$ लंबाई

ए न

$एन$ । प्रत्येक निजी कुंजी के लिए, क्रमिक रूप से एक हैश ऑपरेशन लागू किया जाता है

$2 ^ w-1$ समय (दौर)

आ र

$आर$ )। संचालन के परिणामस्वरूप, संबंधित सार्वजनिक कुंजी प्राप्त की जाती है

प ी क े

$पीके$ एक ही लंबाई

ए न

$एन$ ।

हस्ताक्षर करते समय, सार्वजनिक कुंजी की पीढ़ी के रूप में, निजी कुंजी पर हैश की पुनरावृत्ति गणना की जाती है। प्रत्येक मामले में पुनरावृत्ति की संख्या हस्ताक्षर किए जा रहे संदेश पर निर्भर करती है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, संदेश लंबाई के ब्लॉक में विभाजित है

$w$ । इस ब्लॉक का संख्यात्मक मान

$M_i$ और हस्ताक्षर प्राप्त करने के लिए निजी कुंजी पर किए जाने वाले पुनरावृत्तियों की संख्या है। प्राप्त ब्लॉकों का कनेक्शन इस संदेश का हस्ताक्षर होगा।

इसकी लंबाई के टुकड़ों पर हस्ताक्षर की जाँच करते समय

ए न

$एन$ iteratively हैश की गणना करता है। फेरों की संख्या

आ र आ ई

$आर_आई$ हैश फ़ंक्शन के अनुप्रयोग को सार्वजनिक कुंजी और संदेश ब्लॉक के संख्यात्मक मान प्राप्त करने के लिए पुनरावृत्तियों की संख्या के बीच अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है, अर्थात्।

$R_i = 2 ^ w-1 - M_i$ समय। तब प्राप्त मूल्यों की तुलना संबंधित सार्वजनिक कुंजी से की जाती है।

उदाहरण

मैं एक छोटे से उदाहरण के साथ उपरोक्त वर्णन करूंगा। संदेश दिया जाए

$एम$ (बिट प्रतिनिधित्व में) लंबाई

$एम$ , पैरामीटर Vinternitsa

$w$ और लंबाई के कुछ हैश फ़ंक्शन

$एन$ :

$M = 11000111 \: 01100111, m = 16, \: w = 8, \: n = 256$

उत्पन्न

$m / w = 2$ एक छद्म यादृच्छिक संख्या जनरेटर के आधार पर निजी कुंजी। प्रत्येक निजी कुंजी के लिए हम आवेदन करते हैं

$2 ^ w-1 = $ 25$ कई बार एक हैश फंक्शन, जिससे मिल रहा है

$2$ सार्वजनिक कुंजी जो लंबाई की एक आम कुंजी में संयुक्त होती है

$2 * n = 512$ बिट। प्रत्येक संदेश ब्लॉक के लिए अगला

$एम$ लंबाई

$w$ निजी कुंजी पर लागू हैश संचालन की संख्या निर्धारित करें

$आर_आई$ । इस मामले में, ये मूल्य होंगे

$11000111_2 = 199_ {10}$ और

$01100111_2 = 103_ {10}$ क्रमशः। निजी कुंजियों पर हैशिंग ऑपरेशन करने के बाद, हम लंबाई का एक हस्ताक्षर प्राप्त करते हैं

$2 * n = 512$ बिट।

हस्ताक्षर को सत्यापित करने के लिए, इसे लंबाई के भागों में विभाजित करें

$एन$ । हम प्रत्येक भाग का उत्पादन करते हैं

$R_i = 2 ^ w-1 - M_i$ हैश ऑपरेशन। यानी

$255 - 199 = 56$ और

$255 - 103 = $ 15$ क्रमशः समय। यदि संचालन का परिणाम सार्वजनिक कुंजी से मेल खाने वाले मान में परिणाम होता है, तो संदेश विश्वसनीय है।

Winternitz पर हस्ताक्षर करने के लिए हैश फ़ंक्शन के रूप में SHA-256 का उपयोग करते समय,

$m = n = 256$ ।

चलो

$w = 8$ बिट। फिर सार्वजनिक कुंजी का पूर्ण आकार

$L_ {PK}$ और हस्ताक्षर

$L_S$ के बराबर:

$L_ {PK} = L_S = m / w * n = 256/8 * 256 = 8 KB = 1 KB $$

इस मामले में हैश गणना संचालन की संख्या के बराबर है:

$P = (2 ^ w-1) * m / w = (2 ^ 8-1) * 256/8 = 8160$

के मामले के लिए

$w = 16$ , यह मान बढ़ता है

$P = 1048560$ ।

सार्वजनिक कुंजी और हस्ताक्षर के आकार, लैम्पपोर्ट हस्ताक्षर के लिए उदाहरण में समान मापदंडों के साथ, 1 KB हैं। कुल मिलाकर, यह लैमपोर्ट (24 केबी) के हस्ताक्षर से कम है। हालाँकि, इस मामले में हैश की गणना की संख्या 8160 है। जो कि निश्चित रूप से बहुत अधिक है। इसके अलावा, हस्ताक्षर की जांच करते समय, इस संख्या के आधे भाग का औसत प्रदर्शन किया जाता है। यह ब्लॉकचैन पर उपयोग के लिए इस हस्ताक्षर विकल्प को अनुपयुक्त बनाता है।

Winternitz पर हस्ताक्षर करने के लिए कई विकल्प हैं, जिसमें विश्वसनीयता बढ़ाने के लिए हस्ताक्षर के विस्तार के साथ और हैश फ़ंक्शन के उपयोग की संख्या को कम करना शामिल है। उनका विवरण इस लेख के दायरे से परे है। जो लोग रुचि रखते हैं वे यहां अधिक देख सकते हैं। GOST 34.11-12 के घरेलू हैश फ़ंक्शन के आधार पर हस्ताक्षर Vinternitsa के आवेदन को यहां देखा जा सकता है ।

मर्कल ट्री (MSS)

एक बार के हस्ताक्षर संतोषजनक क्रिप्टोग्राफिक सुरक्षा प्रदान कर सकते हैं, हालांकि, यह उनका एक बार उपयोग है जो एक गंभीर समस्या बन सकता है। बचत को एक पते से दूसरे पते पर स्थानांतरित करना आवश्यक है। यह पता चला है कि एक बार के हस्ताक्षरों का उपयोग करते समय, हर बार धन की पूरी राशि को स्थानांतरित करना आवश्यक होगा, और प्रत्येक लेनदेन के लिए एक नए पते की आवश्यकता होगी। प्रत्येक लेनदेन के साथ, आपको एक नई सार्वजनिक कुंजी प्रकाशित करनी होगी। इसके अलावा, ब्लॉकचेन में नए लेनदेन संग्रहीत करने के लिए धीरे-धीरे उन्हें खोजने के लिए अधिक से अधिक समय की आवश्यकता होगी।

समस्या को हल करने के लिए, वे प्रत्येक पते के लिए कई महत्वपूर्ण जोड़े के आधार पर कई हस्ताक्षर आयोजित करके हस्ताक्षर योजना का विस्तार करते हैं। कई हस्ताक्षर का उपयोग एक बाइनरी हैश ट्री - मर्कल ट्री के आधार पर किया जाता है।

अधिक जानकारी

एक पेड़ की गणना पत्तियों से जड़ तक की जाती है। पेड़ के प्रत्येक नोड पत्ती की गणना जनित सार्वजनिक कुंजी से हैश के रूप में की जाती है। शेष नोड्स की गणना बच्चे के नोड्स के संघनन (gluing) से एक हैश प्राप्त करके की जाती है। इस प्रकार, पूरे पेड़ की जड़ तक गणना की जाती है। मान लीजिए कि 4 प्रमुख जोड़े हैं, मर्कल ट्री की गणना 7 हैश की गणना करके की जाती है (ऊपर दिए गए आंकड़े देखें)।

मर्कल ट्री की एक विशेषता यह है कि जड़ की गणना करके किसी भी नोड या पत्ती के अस्तित्व को क्रिप्टोग्राफिक रूप से सिद्ध किया जा सकता है।

संदेश कुंजी चयनित कुंजी जोड़ी से निजी कुंजी का उपयोग करके बनाई गई है।

हस्ताक्षर सत्यापन में पारित मापदंडों के आधार पर रूट की गणना करना और पुन: प्रयोज्य सार्वजनिक कुंजी के साथ तुलना करना शामिल है। ये पैरामीटर हैं:

हस्ताक्षर;
जड़;
एक बार की, संदेश का हस्ताक्षर किया हुआ बंद हिस्सा;
पेड़ के पत्तों के रास्ते चुने हुए पत्तों से लेकर जड़ तक पड़े होते हैं।

एक बार के मर्कल या विंटरटेनिट हस्ताक्षरों का उपयोग करते समय, अलग-अलग चयनित एक बार की सार्वजनिक कुंजी को स्थानांतरित करने की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि यह संदेश हस्ताक्षर से प्राप्त किया जा सकता है। , . , : , , — 0 (

$PK1$ )

$H2$ और

$H6$ ।

$PK1$ , ,

$H1$ ।

$H1$ और

$H2$

$H5$ ।

$H5$ और

$H6$

$R$ , .

सार्वजनिक कुंजी से संकलित और गणना की गई मर्कल ट्री, केवल पेड़ की जड़ को प्रकाशित करने के लिए उनमें से पूरे सेट को प्रकाशित करने की अनुमति देती है। यह हस्ताक्षर में पेड़ के हिस्से को शामिल करके हस्ताक्षर के आकार को बढ़ाता है, लेकिन कई हस्ताक्षर की जांच करने के लिए केवल 1 हैश का उपयोग करना संभव बनाता है। तो, पेड़ की गहराई के साथ

पर हस्ताक्षर किए जा सकते हैं

$N$

पोस्ट। अण्डाकार वक्र एल्गोरिथ्म पर आधारित चाबियों के लिए मर्कल ट्री का उपयोग बिटकॉइन और एथेरियम में किया जाता है, मर्कल ट्री की परीक्षा के साथ उत्तरार्द्ध के बारे में एक उत्कृष्टलेख है।

$2^N$

hypertrees

मूल मर्कले योजना का मुख्य नुकसान यह है कि उपलब्ध हस्ताक्षरों की संख्या सीमित है, और मर्कल वृक्ष की गणना से पहले एकमुश्त हस्ताक्षरों के सभी प्रमुख जोड़े उत्पन्न होने चाहिए। पेड़ की ऊंचाई के संबंध में प्रमुख पीढ़ी और हस्ताक्षर करने का समय तेजी से बढ़ता है। नई कुंजी की पीढ़ी में देरी करना संभव है, साथ ही हाइपर ट्री का उपयोग करते समय उपलब्ध जोड़े की संख्या में वृद्धि करना।

अधिक जानकारी

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विस्तारित मर्कल ट्री स्ट्रक्चर (XMSS)

सर्किट का एक पूर्ण विवरण इस लेख के दायरे से बहुत आगे जाता है, अधिक विवरण यहां पाया जा सकता है । मैं केवल बुनियादी अवधारणाओं और विशेषताओं पर स्पर्श करूंगा। XMSS योजना, मर्कल ट्री की तरह, आपको एकमुश्त हस्ताक्षरों का विस्तार करने की अनुमति देती है। माता-पिता को नोड से समाप्‍त होने से पहले बच्चे के नोड्स के विशेष ओआरएस (XOR) का उपयोग करते हुए बिटमास्क का उपयोग करना, उपयोग किए गए हैश कार्यों के टकराव के प्रतिरोध को बढ़ाना संभव बनाता है। इसलिए, जब SHA-256 को एक विस्तारित योजना के साथ संयोजन में हैश फ़ंक्शन के रूप में उपयोग किया जाता है, तो एक सुरक्षा पैरामीटर (W-OTS +) के साथ Winternitz आपको 128 से 196 बिट्स तक सुरक्षा बढ़ाने की अनुमति देता है। Lenstra के अनुसार196-बिट डिफेंस को 2169 तक एक साधारण जानवर बल के हमले से हमले के खिलाफ सुरक्षित माना जाता है। XMSS स्कीम के सभी फायदों के साथ, इसका मुख्य दोष लंबी पीढ़ी का समय है।

वर्तमान में, अन्य मर्कल ट्री एक्सटेंशन योजनाएं ( GMSS , CMSS ) हैं, जो एक बार के हस्ताक्षर एल्गोरिदम के संयोजन में, एक ब्लॉकचेन में भी इस्तेमाल की जा सकती हैं जो क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करके हमलों के लिए प्रतिरोधी है।

भाग 3. विचारों का बोध

क्वांटम सस्टेनेबल ब्लॉकचेन प्रोजेक्ट - QRL

2016 की दूसरी छमाही में, डॉ। पी। वॉटरलैंड ने एक ब्लॉकचेन विकसित करने के लिए एक समूह बनाया जो शास्त्रीय हमलों और क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करके हमलों के लिए दोनों स्थिर है। उसी वर्ष के अंत में सैद्धांतिक भाग को विकसित करने के परिणामों के अनुसार, विकसित ब्लॉकचैन का मुख्य दस्तावेज, "श्वेत पत्र" (श्वेत पत्र), सार्वजनिक रूप से उपलब्ध कराया गया था। दस्तावेज़ वर्तमान में रूसी सहित कई भाषाओं में उपलब्ध है।

QRL की मुख्य विशेषताएं

1. हस्ताक्षर योजना और सुरक्षा
WinMSitz विस्तारित हस्ताक्षर एल्गोरिदम (W-OTS +, w = 16, SHA-256) पर XMSS कनेक्टेड संरचनाओं के आधार पर एक हस्ताक्षर योजना लागू की जाती है। यह दृष्टिकोण आपको हस्ताक्षर करने की संभावना के साथ पते उत्पन्न करने की अनुमति देता है, जब विशाल एक्सएमएसएस निर्माण का निर्माण करते समय लंबे कम्प्यूटेशनल विलंब से बचा जाता है। 2169 तक सरल गणना द्वारा हमले के खिलाफ अनुमानित सुरक्षा के साथ 196-बिट सुरक्षा प्रदान करता है।

2. सर्वसम्मति एल्गोरिथ्म - काम का सबूत
मुख्य नेटवर्क के पहले पुनरावृत्ति में, एक सबूत-ऑफ-वर्क-वर्क आम सहमति एल्गोरिदम की घोषणा की गई थी।

3. फ्लोटिंग कमीशन
लेन-देन श्रृंखला के अन्य ब्लॉकों की तुलना में बड़े लेनदेन आकार में प्रत्येक लेनदेन के लिए भुगतान की आवश्यकता होती है। वॉटरलैंड के अनुसार, एक कृत्रिम आयोग (उदाहरण के लिए, बिटकॉइन) वाले बाजारों की जरूरत नहीं है और एक खुले ब्लॉकचैन के आदर्श के विपरीत है। प्रत्येक लेनदेन, यदि न्यूनतम भुगतान के साथ, किसी अन्य के रूप में मान्य होना चाहिए। खनिकों को स्वीकार्य न्यूनतम भुगतान राशि फ्लोटिंग और बाजार द्वारा निर्धारित की जानी चाहिए। यानी नोड्स (खनिक) को अनिवार्य रूप से आपस में भुगतान के लिए एक निचली सीमा स्थापित करनी चाहिए। प्रोटोकॉल स्तर पर पूर्ण न्यूनतम मूल्य का सम्मान किया जाएगा। इस प्रकार, खनिक अपने विवेक पर ब्लॉक में शामिल करने के लिए मेमपूल से लेनदेन का आदेश देंगे।

4. गतिशील ब्लॉक इनाम गणना
प्रत्येक नए बनाए गए ब्लॉक में खनन पते के साथ पहला कॉइनबेस लेनदेन शामिल होगा, जिसके लिए इनाम को ब्लॉक के भीतर लेनदेन के लिए कमीशन की कुल राशि के साथ सिक्का दर के लिए इनाम राशि के रूप में परिभाषित किया जाएगा।

5. ब्लॉक द्वारा बिताया गया समय 1 मिनट है
बिटकॉइन नेटवर्क में ब्लॉक के बीच का समय लगभग 10 मिनट है। आवश्यक 6 पुष्टियों के साथ, यह अतिरिक्त रूप से लेनदेन के पूरा होने के लिए प्रतीक्षा समय बढ़ाता है। नए लेन-देन श्रृंखला ब्लॉक योजनाएं, जैसे एथेरेम, इस पहलू में सुधार की जाती हैं और अनाथ / अप्रचलित ब्लॉकों की उपस्थिति की उच्च दर के कारण सुरक्षा को कम करने या कम करने के बिना छोटे ब्लॉक समय से लाभ उठाती हैं।

क्यूआरएल के लिए, यह ब्लॉक समय 1 मिनट है।

6. अनुकूली ब्लॉक आकार
संभावित विवादों से बचने के लिए, बिटपे प्रस्ताव के आधार पर एक तैयार अनुकूली समाधान तैयार किया गया था, जो ब्लॉक आकार को बढ़ाने के लिए गुणक का उपयोग करता है

$x$ मध्यम आकार

$य$ आखिरी

$z$ ब्लॉक। एक औसत मूल्य का उपयोग खनिकों को हेरफेर करने की अनुमति नहीं देता है, जिसमें औसत ब्लॉक आकार को बदलने के लिए खाली या अतिप्रवाहित ब्लॉक भी शामिल हैं।

$x$ और

$z$ तब नेटवर्क के लिए सख्त सर्वसम्मति नियम होंगे जिन्हें पालन करना होगा। इस प्रकार, अधिकतम ब्लॉक आकार

$ब$ बस के रूप में गणना की जा सकती है:

$b = xy$ ।

7. मुद्रा - क्वांटम
मुद्रा की मूल इकाई एक क्वांटम है। प्रत्येक क्वांटम को सबसे छोटे तत्वों में विभाजित किया गया है। नीचे आरोही क्रम में सभी तत्वों के नाम दिए गए हैं:

तत्त्व	मूल्य
किनारा	$1$
Nakamoto	$10 ^ 3$
Buterin	$10 ^ 6$
मर्कल	$10 ^ {10}$
लैंपॉर्ट	$10 ^ {13}$
मात्रा	$10 ^ {16}$

इस प्रकार, क्वांटम का हिस्सा शामिल प्रत्येक लेनदेन वास्तव में शोर इकाइयों की एक बड़ी संख्या है। लेनदेन शुल्क की गणना और शोर इकाइयों में पोस्ट की जाती है।

8. खाते और पते
उपयोगकर्ता शेष खातों पर संग्रहीत किए जाते हैं। प्रत्येक खाता एक अद्वितीय, पुन: प्रयोज्य लेनदेन श्रृंखला ब्लॉक पता है, जो "क्यू" से शुरू होने वाली रेखा द्वारा इंगित किया गया है।

पता उच्चतम XMSS प्रमाणन पेड़ के मर्कले रूट पर SHA-256 निष्पादित करके बनाया गया है। यह एक चार बाइट चेकसम है, जो मर्कल रूट के डबल SHA-256 हैश के पहले चार बाइट्स और "Q" अक्षर से बनता है।

उदाहरण के लिए, पायथन छद्म कोड में, इसे निम्नानुसार वर्णित किया जाएगा:

Q + sha256(merkle root) + sha256(sha256(merkle root))[: 4]

विशिष्ट खाता पता:
Qcea29b1402248d53469e352de662923986f3a94cf0f51522bedd08fb5e64948af479

प्रत्येक खाते में एक बैलेंस होता है, जो क्वांटा में होता है, जो एक सिंगल शोर यूनिट तक विभाजित होता है। प्रत्येक लेन-देन वाले पते एक बार हस्ताक्षर करने वाली कुंजी की एक नई जोड़ी का उपयोग करते हैं। एक लेनदेन काउंटर जिसे नॉन कहा जाता है वह आपके खाते से भेजे गए प्रत्येक लेनदेन के साथ बढ़ेगा। यह उन पट्टियों को अनुमति देता है जो राज्य संरक्षण के साथ हाइपरट्री हस्ताक्षर योजना में अपने स्थान को ट्रैक करने के लिए ब्लॉकों की पूरी श्रृंखला को संग्रहीत नहीं करते हैं।

परियोजना की वर्तमान स्थिति और भविष्य की योजना

"श्वेत पत्र" जारी होने के बाद समूह को कई नए डेवलपर्स के साथ फिर से तैयार किया गया और योजना के कार्यान्वयन पर काम शुरू हुआ। परियोजना की वेबसाइट पर नियमित प्रगति रिपोर्ट दिखाई दी हैं। और अप्रैल 2017 तक, QRL ब्लॉकचेन टेस्ट नेटवर्क पहले ही लॉन्च हो चुका था। परियोजना का स्रोत कोड गितुब पर पोस्ट किया गया है। इस परियोजना पर बिटकॉइनटॉक और रेडिट पर सक्रिय रूप से चर्चा की जा रही है।

मई 2017 में, इथेरियम पारिस्थितिकी तंत्र में एक ICO आयोजित किया गया था। ERC20 QRL टोकन जारी किया गया। कुल मिलाकर, 65 मिलियन टोकन जारी किए गए थे। इनमें से 52 मिलियन टोकन प्रचलन में हैं। 200 वर्षों के दौरान, धीरे-धीरे अन्य 40 मिलियन सिक्के जारी किए जाएंगे। इस प्रकार, कुल इश्यू वॉल्यूम 105 मिलियन सिक्के होंगे। जब मुख्य नेटवर्क लॉन्च किया जाता है, तो इन टोकन का 1: 1 के अनुपात में क्यूआरएल सिक्कों के लिए आदान-प्रदान किया जा सकता है। वर्तमान में, बिटकॉइन, अपबिट और लिकी जैसे एक्सचेंजों पर खरीद के लिए टोकन उपलब्ध हैं। साइट coinmarketcap.com के अनुसार, क्यूआरएल उद्धरण नीचे दिए गए आंकड़ों में प्रस्तुत किए गए हैं।

मुख्य नेटवर्क का प्रक्षेपण फरवरी-मार्च 2018 के लिए निर्धारित है।

भविष्य में, यह सर्वसम्मति के एल्गोरिदम को कार्य की पुष्टि से लेकर हिस्सेदारी की पुष्टि (प्रूफ-ऑफ-स्टेक) में बदलने की योजना है। ब्लॉकों का अपेक्षित सुरक्षित निवास समय 15-30 सेकंड होगा।

निष्कर्ष

क्वांटम प्रौद्योगिकियों की प्रगति शुरू की गई है और उन्हें रोका नहीं जा सकता है। जैसा कि अधिक से अधिक उत्पादक क्वांटम मशीनें दिखाई देती हैं, उनके द्वारा हल किए जाने वाले कार्यों की सीमा लगातार बढ़ेगी। एक मौजूदा क्रिप्टो रक्षा को हैक करना, क्वांटम कंप्यूटर के हमलों के अनुकूल नहीं, लंबे समय से कई सुरक्षा मंचों के केंद्रीय विषयों में से एक है।

QRL इस समस्या को हल करने के लिए डिज़ाइन की गई पहली ब्लॉकचेन तकनीक है। भविष्य में, निश्चित रूप से, अन्य दिखाई देंगे। उनमें से कौन सबसे सफल होगा - समय बताएगा।

धन्यवाद

लेखक सामग्री का एक महत्वपूर्ण हिस्सा तैयार करने के लिए और विशेष रूप से तकनीकी भाग के लिए, साथ ही रचनात्मक आलोचना और सुधार के लिए SannX के लिए kamnik का आभारी है ।

संदर्भ

अतिरिक्त सामग्री

क्या बिटकॉइन के लिए खतरनाक है क्वांटम कंप्यूटर ?

क्वांटम लचीला ब्लॉकचैन

भाग 1. सुरक्षा मुद्दा

भेद्यता

शायद सब कुछ इतना बुरा नहीं है? सार्वजनिक कुंजी स्पष्ट पाठ में संग्रहीत नहीं है

लेन-देन के दौरान सार्वजनिक कुंजी ज्ञात हो जाती है

1 बार सार्वजनिक कुंजी का उपयोग करना

हमला करने के लिए 10 मिनट

स्थैतिक पते अधिक असुरक्षित हैं

भाग 2. समाधान

क्वांटम कंप्यूटर के हमलों का प्रतिरोध कैसे प्रदान करें?

लमपत्रक हस्ताक्षर

हस्ताक्षर Winternitz

मर्कल ट्री (MSS)

hypertrees

विस्तारित मर्कल ट्री स्ट्रक्चर (XMSS)

भाग 3. विचारों का बोध

क्वांटम सस्टेनेबल ब्लॉकचेन प्रोजेक्ट - QRL

QRL की मुख्य विशेषताएं

परियोजना की वर्तमान स्थिति और भविष्य की योजना

निष्कर्ष

धन्यवाद

संदर्भ

अतिरिक्त सामग्री

QRL प्रोजेक्ट

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