Qufi протестировала post-quantum bitcoin protection без изменений в блокчейне

QuFi Network представила платформу постквантовой верификации для цифровых активов: post-quantum bitcoin protection должна снижать будущие риски от квантовых атак, не требуя переделывать существующие расчетные сети и сам протокол Bitcoin.

Для демонстрации команда использовала Bitcoin Testnet4. Решение проверили на модели, где защита выносится в отдельный слой, а итоговое движение средств по-прежнему фиксируется обычной транзакцией в блокчейне.

Главная идея QuFi Network — развести два процесса: предварительную криптографическую проверку операции и ее финальное исполнение. Независимые узлы сначала проводят верификацию, а затем передают в Blockchain компактное доказательство, достаточное для продолжения расчета.

Такой подход должен снять часть нагрузки с базовых сетей. При прямом внедрении Post-quantum cryptography в каждый блокчейн растут требования к Data, пропускной способности и Computing, потому что постквантовые подписи и доказательства могут быть заметно тяжелее привычных схем.

QuFi опирается на стандарты, подготовленные в рамках инициативы NIST. Для цифровых подписей используется ML-DSA-65: это вариант Dilithium на решетках, который позволяет проверять, что операцию подписал владелец ключа. Дополнительная схема SLH-DSA относится к хеш-подписям и наследует подход SPHINCS+, где безопасность строится на свойствах хеш-функций. За защищенный обмен ключами отвечает ML-KEM-1024 из семейства Kyber: такая схема помогает сторонам согласовать общий секрет, не раскрывая его в сети.

• ML-DSA-65 — цифровая подпись; решеточная криптография; стандартизирован NIST как ML-DSA.
• SLH-DSA — дополнительная подпись на базе хеш-функций; хеш-криптография; стандартизирован NIST как SLH-DSA.
• ML-KEM-1024 — обмен ключами и согласование общего секрета; решеточная криптография; стандартизирован NIST как ML-KEM.

В более широком наборе постквантовых алгоритмов чаще всего называют Kyber, Dilithium, Falcon и SPHINCS+. NIST уже стандартизировал ML-KEM на основе Kyber, ML-DSA на основе Dilithium и SLH-DSA на основе SPHINCS+; Falcon остается важным кандидатом для компактных подписей и обычно рассматривается отдельно от уже опубликованных стандартов.

Квантовые вычисления меняют привычную модель компьютерной безопасности. Если достаточно мощный квантовый компьютер станет доступен на практике, под ударом окажутся классические схемы с открытым ключом, включая эллиптическую криптографию, RSA и обмен ключами Диффи — Хеллмана. Для Bitcoin и других криптовалют это означает риск восстановления приватного ключа по открытому ключу: злоумышленник теоретически сможет подписать чужую транзакцию, подменить движение средств или получить контроль над кошельком.

Риск связан с тем, что Shor’s algorithm способен ускорять Integer factorization и задачу Discrete logarithm. Именно на сложности таких задач десятилетиями держались многие Cryptographic protocol, Communication protocol, Public key certificate и схемы Authentication.

Для Cryptocurrency это не абстрактная тема. Bitcoin использует цифровые подписи, а Cryptocurrency wallet зависит от корректного Key management и защиты закрытого Key (cryptography). Любая Vulnerability (computer security) в этой цепочке может превратиться в проблему для владельцев активов.

При этом симметричные механизмы вроде Advanced Encryption Standard и других симметричных алгоритмов считаются менее уязвимыми: квантовые атаки дают им ускорение, но не ломают их так же напрямую, как схемы с открытым ключом. Поэтому для короткоживущих данных риск ниже, а для архивов, персональных данных, финансовых записей и закрытых корпоративных переписок опаснее сценарий «Собери сейчас, расшифруй потом» (Harvest Now, Decrypt Later). В нем злоумышленник заранее копит зашифрованный трафик или файлы, а расшифровать их пытается позже, когда появятся достаточно сильные квантовые системы.

Постквантовая криптография — это алгоритмы для обычных компьютеров, которые должны оставаться стойкими даже против будущих квантовых атак. Их можно внедрять в софт, кошельки, узлы и протоколы без передачи ключей через квантовые каналы.

Квантовая криптография работает иначе: она использует физические свойства квантовых систем, например для распределения ключей по специальным каналам связи. Проще говоря, постквантовая криптография укрепляет привычную цифровую инфраструктуру, а квантовая криптография строит защиту вокруг отдельного квантового способа передачи или проверки информации.

Для практической проверки QuFi создала uBTC — proof-of-concept, который подтверждает наличие BTC в качестве обеспечения и формирует криптографические доказательства для последующего переноса стоимости.

Полный цикл uBTC включает выпуск, сжигание и погашение. Все эти этапы команда провела в Bitcoin Testnet4. При погашении средства в итоге уходят стандартной биткоин-транзакцией, которую можно самостоятельно проверить в сети.

Важная деталь: сам протокол первой криптовалюты менять не пришлось. Это отличает подход QuFi от сценария, где постквантовый Algorithm встраивается прямо в блокчейн и заставляет сеть обрабатывать более крупные подписи, больше Data и дополнительные вычисления.

Постквантовая защита строится вокруг нескольких направлений исследований. Их задача — сохранить конфиденциальность, целостность и проверяемость операций даже при развитии квантовых вычислений.

• Решеточная криптография, к которой относятся Kyber, Dilithium и Falcon.
• Хеш-подписи, включая SPHINCS+ и стандартизированную NIST схему SLH-DSA.
• PQC-подписи для проверки операций и сообщений.
• Криптографические хеш-функции.
• Доказательства с нулевым разглашением.
• Новые схемы шифрования.

Переход к таким решениям не сводится к замене одной подписи на другую. Для организаций практический план обычно начинается с инвентаризации криптографии: нужно понять, где используются открытые ключи, сертификаты, кошельки, VPN, HSM и долгоживущие архивы.

• Проверить используемые алгоритмы, библиотеки и протоколы.
• Оценить, какие данные должны оставаться секретными годами.
• Протестировать ML-KEM, ML-DSA, SLH-DSA и гибридные схемы в пилотных средах.
• Обновить процедуры хранения ключей и аутентификации.
• Обучить команды безопасности, инфраструктуры и разработки.
• Заранее спланировать миграцию, чтобы не менять критичные системы в спешке.

Поэтому для рынка важны не только эксперименты QuFi, но и более широкий интерес со стороны экосистем, где заметны Google, Coinbase и Ethereum Foundation.

Отдельная сложность — аппаратный уровень. Сами по себе постквантовые алгоритмы не требуют квантового оборудования: речь идет о новом программном стеке для обычной инфраструктуры. Но физические и логические кубиты остаются важной темой для разработчиков квантовых систем: каждый кубит сам по себе не решает проблему, а практическая устойчивость зависит от масштаба, ошибок и архитектуры вычислений. Замена оборудования может понадобиться только там, где старые HSM, встраиваемые устройства или сетевые модули нельзя обновить под новые алгоритмы.

Говорить о полноценной защите Bitcoin пока рано. Демонстрация QuFi прошла в тестовой сети, а не в мейннете. Оценки сроков расходятся: практический квантовый взлом современных схем с открытым ключом обычно рассматривают не как риск ближайших месяцев, а как угрозу более длинного горизонта, который может измеряться годами. Именно поэтому такие тесты запускают заранее, пока у сетей есть время на миграцию.

Параллельно QuFi открыла программу Genesis Node для операторов, которые будут поддерживать децентрализованную сеть верификации. В перспективе компания хочет использовать единый слой проверки сразу для нескольких блокчейнов и финансовых систем.

Ранее StarkWare провела в основной сети Bitcoin первую транзакцию, устойчивую к атаке с использованием квантового компьютера. На этом фоне тест QuFi показывает другой путь: не переделывать базовый протокол, а вынести постквантовую проверку в отдельную инфраструктуру.