Komputer Quantum dan Cryptocurrency

Posted on June 10, 2022 by undefinedsymbol.net

pengantar

Komputer kuantum adalah mesin yang kuat yang dapat memecahkan persamaan kompleks jauh lebih cepat daripada komputer biasa. Beberapa ahli memperkirakan bahwa mereka dapat memecahkan enkripsi yang akan membuat komputer tercepat saat ini ribuan tahun hanya dalam hitungan menit. Akibatnya, sebagian besar infrastruktur keamanan digital saat ini dapat berisiko termasuk kriptografi yang mendasari Bitcoin dan mata uang kripto.

Artikel ini akan memberikan pengantar tentang bagaimana komputer kuantum berbeda dari komputer biasa dan risiko apa yang ditimbulkannya terhadap cryptocurrency dan infrastruktur digital, untuk informasi kripto lebih lengkapnya di Dunia kripto.

Kriptografi asimetris dan keamanan Internet

Kriptografi asimetris (juga dikenal sebagai kriptografi kunci publik) adalah komponen penting dari ekosistem cryptocurrency dan sebagian besar infrastruktur Internet. Itu bergantung pada pasangan kunci untuk mengenkripsi dan mendekripsi informasi – yaitu, kunci publik untuk mengenkripsi dan kunci pribadi untuk mendekripsi. Sebaliknya, kriptografi kunci simetris hanya menggunakan satu kunci untuk mengenkripsi dan mendekripsi data.

Kunci publik dapat dibagikan secara bebas dan digunakan untuk mengenkripsi informasi, yang kemudian hanya dapat didekripsi oleh kunci pribadi yang sesuai. Ini memastikan bahwa hanya penerima yang dituju yang dapat mengakses informasi terenkripsi.

Salah satu keuntungan utama dari kriptografi asimetris adalah kemampuan untuk bertukar informasi tanpa perlu berbagi kunci umum di saluran yang tidak terpercaya. Tanpa kemampuan penting ini, keamanan informasi dasar tidak mungkin dilakukan di Internet. Sulit membayangkan perbankan online, misalnya, tanpa kemampuan untuk mengenkripsi informasi dengan aman di antara pihak-pihak yang tidak tepercaya.

Jika Anda ingin membaca lebih lanjut tentang subjek ini, lihat Enkripsi Simetris vs. Enkripsi Asimetris.

Beberapa keamanan kriptografi asimetris bergantung pada asumsi bahwa algoritme yang menghasilkan pasangan kunci membuatnya sangat sulit untuk menghitung kunci privat dari kunci publik, sementara menghitung kunci publik dari kunci privat sangatlah mudah. Dalam matematika, ini disebut fungsi pintu jebakan, karena mudah untuk menghitung dalam satu arah tetapi sulit untuk yang lain.

Saat ini, sebagian besar algoritma modern yang digunakan untuk menghasilkan pasangan kunci didasarkan pada fungsi pintu jebakan matematika yang diketahui. Fungsi pintu jebakan ini tidak diketahui dapat dipecahkan dalam jangka waktu yang layak untuk komputer mana pun yang ada. Dibutuhkan banyak waktu bahkan untuk mesin yang paling kuat sekalipun untuk melakukan perhitungan ini.

Namun, ini mungkin segera berubah dengan pengembangan sistem komputasi baru yang disebut komputer kuantum. Untuk memahami mengapa komputer kuantum begitu kuat, mari kita periksa cara kerja komputer biasa terlebih dahulu.

Komputer klasik

Komputer yang kita kenal sekarang ini bisa disebut komputer klasik. Ini berarti bahwa perhitungan dilakukan dalam urutan berurutan – tugas komputasi dijalankan, dan kemudian yang lain dapat dimulai. Hal ini disebabkan fakta bahwa memori dalam komputer klasik harus mematuhi hukum fisika dan hanya dapat memiliki keadaan 0 atau 1 (mati atau hidup).

Berbagai metode perangkat keras dan perangkat lunak ada yang memungkinkan komputer untuk memecah perhitungan kompleks menjadi potongan-potongan yang lebih kecil untuk mendapatkan beberapa efisiensi. Namun, dasarnya tetap sama. Sebuah tugas komputasi harus diselesaikan sebelum yang lain dapat dimulai.

Mari kita perhatikan contoh berikut, di mana komputer harus menebak kunci 4-bit. Masing-masing dari 4 bit dapat berupa 0 atau 1. Ada 16 kemungkinan kombinasi, seperti yang ditunjukkan pada tabel:

Komputer klasik perlu menebak setiap kombinasi secara terpisah, satu per satu. Bayangkan memiliki kunci dan 16 kunci pada gantungan kunci. Masing-masing dari 16 kunci harus dicoba secara terpisah. Jika yang pertama tidak membuka kunci, yang berikutnya dapat dicoba, kemudian yang berikutnya, dan seterusnya sampai kunci yang tepat membuka kunci.

Namun, seiring bertambahnya panjang kunci, jumlah kemungkinan kombinasi bertambah secara eksponensial. Pada contoh di atas, menambahkan bit ekstra untuk menambah panjang kunci menjadi 5 bit akan menghasilkan 32 kemungkinan kombinasi. Meningkatkannya menjadi 6 bit akan menghasilkan 64 kemungkinan kombinasi. Pada 256 bit, jumlah kombinasi yang mungkin mendekati perkiraan jumlah atom di alam semesta yang dapat diamati.

Sebaliknya, kecepatan pemrosesan komputasi hanya tumbuh secara linier. Menggandakan kecepatan pemrosesan komputer hanya menghasilkan dua kali lipat jumlah tebakan yang dapat dibuat dalam waktu tertentu. Pertumbuhan eksponensial jauh melampaui kemajuan linier apa pun di sisi tebakan.

Diperkirakan dibutuhkan ribuan tahun bagi sistem komputasi klasik untuk menebak kunci 55-bit. Sebagai referensi, ukuran minimum yang disarankan untuk seed yang digunakan dalam Bitcoin adalah 128 bit, dengan banyak implementasi dompet menggunakan 256 bit.

Tampaknya komputasi klasik bukanlah ancaman bagi enkripsi asimetris yang digunakan oleh cryptocurrency dan infrastruktur Internet.

Komputer kuantum

Ada kelas komputer yang saat ini dalam tahap perkembangan paling awal di mana kelas masalah ini akan sepele untuk dipecahkan – komputer kuantum. Komputer kuantum didasarkan pada prinsip-prinsip dasar yang dijelaskan dalam teori mekanika kuantum, yang berkaitan dengan bagaimana partikel subatomik berperilaku.

Dalam komputer klasik, bit digunakan untuk mewakili informasi, dan bit dapat memiliki status 0 atau 1. Komputer kuantum bekerja dengan bit kuantum atau qubit. Qubit adalah unit dasar informasi dalam komputer kuantum. Sama seperti bit, sebuah qubit dapat memiliki keadaan 0 atau 1. Namun, berkat kekhasan fenomena mekanika kuantum, keadaan qubit juga dapat menjadi 0 dan 1 pada saat yang bersamaan.

Ini telah mendorong penelitian dan pengembangan ke bidang komputasi kuantum, dengan universitas dan perusahaan swasta menginvestasikan waktu dan uang untuk menjelajahi bidang baru yang menarik ini. Menangani teori abstrak dan masalah rekayasa praktis yang disajikan oleh bidang ini adalah ujung tombak pencapaian teknologi manusia.

Sayangnya, efek samping dari komputer kuantum ini adalah bahwa algoritme yang membentuk dasar kriptografi asimetris akan menjadi sepele untuk dipecahkan, yang pada dasarnya menghancurkan sistem yang bergantung padanya.

Mari kita perhatikan contoh cracking kunci 4-bit lagi. Komputer 4-qubit secara teoritis dapat mengambil semua 16 status (kombinasi) sekaligus, dalam satu tugas komputasi. Probabilitas menemukan kunci yang benar adalah 100% dalam waktu yang diperlukan untuk melakukan perhitungan ini.

Kriptografi tahan kuantum

Munculnya teknologi komputasi kuantum dapat merusak kriptografi yang mendasari sebagian besar infrastruktur digital modern kita, termasuk mata uang kripto.

Ini akan membahayakan keamanan, operasi, dan komunikasi di seluruh dunia, mulai dari pemerintah dan perusahaan multinasional hingga pengguna individu. Tidak mengherankan bahwa sejumlah besar penelitian diarahkan untuk menyelidiki dan mengembangkan tindakan pencegahan terhadap teknologi tersebut. Algoritme kriptografi yang dianggap aman terhadap ancaman komputer kuantum dikenal sebagai algoritme tahan kuantum.

Pada tingkat dasar, tampaknya risiko yang terkait dengan komputer kuantum dapat dikurangi dengan kriptografi kunci simetris melalui peningkatan sederhana dalam panjang kunci. Bidang kriptografi ini dikesampingkan oleh kriptografi kunci asimetris karena masalah yang timbul dari berbagi kunci rahasia umum di saluran terbuka. Namun, mungkin muncul kembali sebagai komputasi kuantum berkembang.

Masalah berbagi kunci umum dengan aman di saluran terbuka mungkin juga menemukan solusinya sendiri dalam kriptografi kuantum. Kemajuan sedang dibuat untuk mengembangkan tindakan pencegahan terhadap penyadapan. Penyadap pada saluran bersama dapat dideteksi menggunakan prinsip yang sama yang diperlukan untuk pengembangan komputer kuantum. Ini akan memungkinkan untuk mengetahui apakah kunci simetris yang dibagikan sebelumnya telah dibaca atau dirusak oleh pihak ketiga.

Ada jalan penelitian lain yang sedang diselidiki untuk mengalahkan kemungkinan serangan berbasis kuantum. Ini dapat melibatkan teknik dasar seperti hashing untuk membuat ukuran pesan yang besar atau metode lain seperti kriptografi berbasis kisi. Semua penelitian ini bertujuan untuk menciptakan jenis enkripsi yang sulit dipecahkan oleh komputer kuantum.

Komputer kuantum dan penambangan Bitcoin

Penambangan Bitcoin juga menggunakan kriptografi. Para penambang bersaing untuk memecahkan teka-teki kriptografi dengan imbalan hadiah blok. Jika penambang tunggal akan memiliki akses ke komputer kuantum, mungkin mendapatkan dominasi atas jaringan. Ini akan mengurangi desentralisasi jaringan dan berpotensi mengeksposnya ke serangan 51%.

Namun, menurut beberapa ahli, ini bukan ancaman langsung. Sirkuit Terpadu Khusus Aplikasi (ASIC) dapat mengurangi efektivitas serangan semacam itu — setidaknya untuk masa mendatang. Juga, jika banyak penambang memiliki akses ke komputer kuantum, risiko serangan semacam itu berkurang secara signifikan.

Menutup pikiran

Perkembangan komputasi kuantum dan ancaman yang dihasilkan terhadap implementasi enkripsi asimetris saat ini tampaknya hanya masalah waktu. Namun, itu bukan masalah yang harus segera diperhatikan – ada rintangan teoretis dan rekayasa raksasa yang harus diatasi sebelum sepenuhnya terwujud.

Karena taruhan besar yang terlibat dalam keamanan informasi, masuk akal untuk mulai meletakkan dasar melawan vektor serangan di masa depan. Untungnya, ada banyak penelitian yang dilakukan untuk mencari solusi potensial yang dapat diterapkan ke sistem yang ada. Solusi ini, secara teori, akan membuktikan infrastruktur kritis kita di masa depan terhadap ancaman komputer kuantum.

Standar tahan kuantum dapat didistribusikan ke publik yang lebih luas dengan cara yang sama seperti enkripsi ujung ke ujung yang diluncurkan melalui browser dan aplikasi perpesanan yang terkenal. Setelah standar ini diselesaikan, ekosistem cryptocurrency dapat mengintegrasikan pertahanan sekuat mungkin melawan vektor serangan ini dengan relatif mudah.

informasi, investasi, kripto