俄发明世界第一个量子区块链技术

5月26日消息，俄罗斯的计算机科学家已经开发出世界上第一个量子区块链, 这是如此的安全, 甚至连量子计算机也无法侵入。

实验室里的量子区块链

0X01 俄罗斯发明量子区块链

量子计算机目前并不存在–它们只是一个概念。但有一天, 当技术实现时, 量子计算机将能够计算出不可能的巨大数字。对于当前的 RSA 加密方法来说, 这是个坏消息, 它依赖于复杂的数学问题, 对于普通的经典计算机或人类来说, 这是很难解决的。

如果一台量子计算机能够破解当前的加密方法, 这就意味着它也可以破解对银行和金融业来说都非常感兴趣的区块链——一种用于保护虚拟货币的技术。

为了防止这种情况, 来自俄罗斯量子中心的研究人员发明了一个全新的 区块链体系结构, 它可以规避 区块链技术的所有安全漏洞。他们成功地在俄罗斯最大的银行之一 Gazprombank 测试了这项技术。

Gazprombank

他们的论文题为 “量子安全 区块链”（Quantum-secured blockchain）, 发表在康奈尔大学图书馆的开源数据库（Cornell University Library’s open source database）。

0X02 传统区块链技术

区块链技术相当于一个数据库中事务的共享分类账, 用于验证与虚拟货币比特币有关的所有交易, 包括分布式协商一致算法, 状态机复制, 对等的对等网络协议和密码学的结合。

区块链的副本由网络上的所有计算机 (称为 “节点”) 持有, 当发生事务时, 区块链会不断地通过网络进行更新和验证, 并将数据的时间戳置于块中, 因此任何人或计算机都不能控制区块链上的任何事务。

由于没有核心的中心源, 共享数据块连接起来, 形成一个加密的链, 既防篡改, 又通过数字签名完全可审核。

其数字签名是一个比特序列, 区块链用户附加到事务消息以进行身份验证。以经典的鲍勃和爱丽丝模型来说明：爱丽丝想通过区块链发送给鲍勃五比特币，将会使用数字签名, 其中包含一个私钥。

私钥是一个秘密密码, 只知道爱丽丝。目前, 这是安全的, 没有人可以篡改爱丽丝的信息。然而,未来量子计算机将是如此聪明, 它将能够找出 爱丽丝的私钥简单地看着消息和它的签名。

然后, 黑客可能会生成一条看似来自 爱丽丝的假消息, 要求 区块链将所有的比特在她的帐户中转移给黑客, 而 爱丽丝也没有办法证明她没有发送消息。

0X02 使用量子密码学构建新的体系结构

“在我们的量子安全 区块链设置中, 我们完全消除了数字签名。相反, 我们利用量子密码技术 [一项使用光子在双方之间进行通信的科技] 进行认证, “俄罗斯量子中心的量子光学小组组长Alexander Lvovsky 和该论文的合著者称 。

“通过量子信道进行通信的各方可以完全确定他们在互相交谈, 而不是其他人。这是主要的想法。然后, 我们不得不重新构建整个 区块链体系结构来 “适应” 我们的新身份验证技术, 从而使这种体系结构对量子计算机攻击免疫。”

量子密码基于量子密钥分配 (钥), 它利用量子力学用来保证安全通信, 利用量子纠缠来检测黑客对两个用户之间通信的窃听。

量子纠缠使得比特在被称为 “量子比特” 的叠加中是可能的, 因此它们可以同时具有1和0的值, 这使得检测任何干扰变得更加容易。

新区块链的工作方式是在网络中使用钥链接连接的每一对节点。网络的第一层是钥网络, 但它只关心在两个区块链用户之间建立身份验证。网络的第二层是消息数据传输的地方, 使用基于Toeplitz哈希算法的身份验证标记。

QKD网络在金融业越来越普遍, 被用于金融交易、智能合同和其他高度敏感的数字传输, 但是这是第一次将该技术实施到区块链平台。

论文链接

https://arxiv.org/pdf/1705.09258v1.pdf

参考

IBTimes