量子计算机对区块链的威胁 区块链与量子计算机心得体会

本篇文章主要给网友们分享量子计算机对区块链的威胁的知识，其中更加会对区块链与量子计算机心得体会进行更多的解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，记得关注本站！

量子计算来了，区块链还安全吗

只能说量子计算来临之前，区块链是安全的，主要是谁也没见过量子计算带来的计算力到底有多大。

事实上在真实世界，即使实现了量子计算，如果整个网络的拓扑结构仍然按照现有的模式（这个基础设施要更新起来可有年头了），量子计算机也只能在几个节点上大幅提升算力，获取记账权而已，所以基本上认为在量子计算普及到每一个人的个人电脑之前，应该是安全的。

10000年的工作量如今只要200秒，区块链技术的一生之敌出现了

谷歌已经宣布开发出了世界上最强大的量子计算机，这意味着以往10000年才能完成的计算工作，量子计算机只需要200秒就可以完成。不仅如此，量子计算还将对区块链的安全性造成冲击，传统的区块加密技术会在未来会被量子计算降维打击。

量子计算是基于量子理论发展出的计算机技术，量子计算机遵循物理定律，它在同一时间可以采取多种状态并使用所有可能的计算排列方式执行任务，因此在处理数据的能力上得到了巨大提高。

传统的计算机理论依据现有的二进制计算方式， 虽然现在测量每个晶体管选择0或者1的时间已经能够缩减到十亿分之一秒，不过这些器件转换状态的速度是有限的。 随着我们向更小、更快的集成电路发展，人类已经接触到了这些材料的物理极限，想要从这个方面继续提高计算机的性能并非不可能，只不过这样做的成本和收益是不划算的。

量子计算尝试从另一个角度来解决这个问题，在量子计算机中， 元素粒子的电荷正负可以表示成0或1，这些粒子被称为量子比特，它们的性质和行为构成了量子计算的基础。

量子计算运用了量子物理的两个最重要的原理，分别是量子叠加原理和量子纠缠原理。叠加原理将量子想象成磁场中的某个粒子，该粒子的自旋状态既可以和自旋上升态的场相同，也可以和自旋下降态的场相反。根据量子定律，当这些粒子进入叠加态后，它可以在取0或1的基础上完成叠加，这将使得它代表的数值发生变化。 概括地讲，叠加原理让粒子分为两部分，一部分取0，一部分取1，比如一部分0和5个1的叠加，就会产生5。 纠缠原理指在某一点上相互作用的粒子可以成对纠缠在一起，当我们得知其中一个粒子的自旋状态后，就可以从相反方向推断出它同对的另一个粒子。而且，不管相关粒子之间的距离有多大，它们都可以瞬间相互作用。 纠缠原理就是指同对出现的粒子会产生相互作用，这样的作用和粒子之间的距离无关。

量子叠加和量子纠缠让量子计算拥有了强大的计算能力，普通计算机的两个存储单位只能存储四个二进制数字（00、01、10和11）中的任意一个，而量子计算机在拥有两个存储单位时，可以同时存储这四个数值。如果增加更多的量子单位，计算机的容量将会以指数方式扩展。

区块链技术的加密手段依赖于密码对，即私钥和公钥。 公钥可以从私钥的对应项计算得来，但是不能反过来推知私钥。量子计算机能够通过跨越量级来实现这一点，也就是由公钥破解私钥，最终攻破整个加密体系。

不过，现有的量子计算机还不能完全达到这样的水平，谷歌的量子计算机目前具有53个量子比特，而想要对区块链技术产生影响，至少需要1500个量子比特才能完成。但是至少从理论上讲，量子计算是能够威胁到区块链技术的。

不过，想要扩展量子计算机也并非易事。虽然Shor算法可以通过公钥破解私钥，但是预计在近十年这种情况是不会发生的，因为目前的技术想要从现有的量子计算机基础上扩展30倍是非常困难的，不过科学的进步将使这一天加速到来。

虽然量子计算将重挫传统的区块链加密技术，但是它同样带来了新的密码系统，也就是量子密码学。量子密码学利用了物理学知识，保证在不知道信息的发送接收双方的情况下，信息不会泄露。 量子密码不同于传统的密码系统，它更依赖物理学，而不是数学，这是它安全性更高的根本原因。

从本质上将，量子密码学的基础是利用单个粒子及其内在的量子特性发展一个牢不可破的密码系统，在不受干扰的情况下，任何形式的量子态都不能被测量。量子密码将采用光子传输密钥，一旦密钥被发送，就可以使用普通密钥的方法进行编码和解码。 每个光子的自旋类型都代表二进制中的1或者0，一串光子将构成一个1和0组成的长字符串，这些字符串将传递信息。 根据物理理论，正确构建出量子密码后，任何人都无法侵入系统。

在常规的加密技术中，破解私钥需要找到一个数的因子，而这个数将由两个巨大的质数的乘积构成，如果通过算法想要计算出这个结果，你需要从宇宙诞生的那一天开始算起。但是，这种常规加密技术存在弱点，一些弱键将会产生漏洞，并且摩尔定律不断提高计算机的处理能力，这些加密方法的破解虽然是困难的，但是并非不可能的。

量子密码就避免了这些问题，密钥被加密成一串光子，根据海森堡不确定性原理，在不改变光子的情况下，任何人都无法观测到这些光子存储的信息。在这种情况下，入侵者拥有的技术并不重要，因为物理学定律是难以打破的。

虽然量子计算拥有了无与伦比的速度，也可以击破传统的加密技术，但是它自身也非常脆弱。在量子计算的过程中，即便是最轻微的电磁波干扰，也会导致量子计算崩溃，所以量子计算机对环境的要求非常苛刻，在运行过程中需要与外界干扰完全隔离。并且，如果计算的过程中出现一个错误，会导致整个计算的有效性崩溃，也就是说量子计算的纠错会导致整个计算体系失效。

量子计算对区块链技术的降维打击是必然出现的，不过这也正符合 科技 进步的道理。所以，无论是区块链加密技术，还是量子计算技术，都值得人们好好研究。

区块链如何保证使用安全？

区块链项目（尤其是公有链）的一个特点是开源。通过开放源代码，来提高项目的可信性，也使更多的人可以参与进来。但源代码的开放也使得攻击者对于区块链系统的攻击变得更加容易。近两年就发生多起黑客攻击事件，近日就有匿名币Verge（XVG）再次遭到攻击，攻击者锁定了XVG代码中的某个漏洞，该漏洞允许恶意矿工在区块上添加虚假的时间戳，随后快速挖出新块，短短的几个小时内谋取了近价值175万美元的数字货币。虽然随后攻击就被成功制止，然而没人能够保证未来攻击者是否会再次出击。

当然，区块链开发者们也可以采取一些措施

一是使用专业的代码审计服务，

二是了解安全编码规范，防患于未然。

密码算法的安全性

随着量子计算机的发展将会给现在使用的密码体系带来重大的安全威胁。区块链主要依赖椭圆曲线公钥加密算法生成数字签名来安全地交易，目前最常用的ECDSA、RSA、DSA 等在理论上都不能承受量子攻击，将会存在较大的风险，越来越多的研究人员开始关注能够抵抗量子攻击的密码算法。

当然，除了改变算法，还有一个方法可以提升一定的安全性：

参考比特币对于公钥地址的处理方式，降低公钥泄露所带来的潜在的风险。作为用户，尤其是比特币用户，每次交易后的余额都采用新的地址进行存储，确保有比特币资金存储的地址的公钥不外泄。

共识机制的安全性

当前的共识机制有工作量证明（Proof of Work，PoW）、权益证明（Proof of Stake，PoS）、授权权益证明（Delegated Proof of Stake，DPoS）、实用拜占庭容错（Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT）等。

PoW 面临51%攻击问题。由于PoW 依赖于算力，当攻击者具备算力优势时，找到新的区块的概率将会大于其他节点，这时其具备了撤销已经发生的交易的能力。需要说明的是，即便在这种情况下，攻击者也只能修改自己的交易而不能修改其他用户的交易（攻击者没有其他用户的私钥）。

在PoS 中，攻击者在持有超过51%的Token 量时才能够攻击成功，这相对于PoW 中的51%算力来说，更加困难。

在PBFT 中，恶意节点小于总节点的1/3 时系统是安全的。总的来说，任何共识机制都有其成立的条件，作为攻击者，还需要考虑的是，一旦攻击成功，将会造成该系统的价值归零，这时攻击者除了破坏之外，并没有得到其他有价值的回报。

对于区块链项目的设计者而言，应该了解清楚各个共识机制的优劣，从而选择出合适的共识机制或者根据场景需要，设计新的共识机制。

智能合约的安全性

智能合约具备运行成本低、人为干预风险小等优势，但如果智能合约的设计存在问题，将有可能带来较大的损失。2016 年6 月，以太坊最大众筹项目The DAO 被攻击，黑客获得超过350 万个以太币，后来导致以太坊分叉为ETH 和ETC。

对此提出的措施有两个方面：

一是对智能合约进行安全审计，

二是遵循智能合约安全开发原则。

智能合约的安全开发原则有：对可能的错误有所准备，确保代码能够正确的处理出现的bug 和漏洞；谨慎发布智能合约，做好功能测试与安全测试，充分考虑边界；保持智能合约的简洁；关注区块链威胁情报，并及时检查更新；清楚区块链的特性，如谨慎调用外部合约等。

数字钱包的安全性

数字钱包主要存在三方面的安全隐患：第一，设计缺陷。2014 年底，某签报因一个严重的随机数问题（R 值重复）造成用户丢失数百枚数字资产。第二，数字钱包中包含恶意代码。第三，电脑、手机丢失或损坏导致的丢失资产。

应对措施主要有四个方面：

一是确保私钥的随机性；

二是在软件安装前进行散列值校验，确保数字钱包软件没有被篡改过；

三是使用冷钱包；

四是对私钥进行备份。

量子计算机会破坏比特币和互联网吗？

在当前情况下，量子计算机无法帮助进行比特币挖矿

转向量子计算机不会影响挖矿速度，因为随着价格的飙升，挖矿难度也会增加

确实，量子算法的推出将使传统的加密货币系统面临风险

比特币（BTC）是适用于区块链技术的加密货币。众所周知，区块链是一种在线去中心化的公共账本，它由包含一组交易的区块组成。挖矿是将加密货币引入系统的必要条件。确实，挖矿过程是在加密货币哈希函数上进行的。值得注意的是，以上简要说明得出的结论是，要更快地开采比特币，比特币矿工需要先于其他任何人识别正确的节点。

量子计算机可以帮助更快地识别正确的节点吗？

根据量子计算研究人员Anastasia Marchenkova的说法，当前没有已知的量子算法可以撤销SHA-256哈希函数。我们知道，要开采比特币，矿工需要识别一个80字节长的字符串，识别后，他们需要将哈希与目标进行比较。如果散列与目标相似，则意味着已挖出一个块。阿纳斯塔西娅（Anastasia Marchenkova）进一步解释说，量子计算机不会通过暴力破解或对发现节点进行仿效来找到可以消除哈希的量子算法。但是，由于当前我们没有任何此类算法，因此量子计算机无法帮助我们进行挖矿。

量子计算机对比特币挖矿的影响

在目前的情况下，我们没有这样的量子算法，但是如果将来我们发现它，该怎么办？众所周知，比特币旨在识别挖矿速度，并且同样提高了挖矿难度。意味着找到算法后难度将变得更加复杂。

实际上，现在实际上不可能使用普通计算机进行挖矿，因此矿工使用ASIC芯片来挖比特币。当前，使用了两种加密货币，RSA和椭圆曲线加密货币。实际上，这两种加密货币方法都容易受到量子计算机的攻击。 根据Anastasia的说法，我们只需要2500 cubits即可中断algoant中断EC，而需要约4000 cubit才能中断RSA。

黑客可以识别比特币钱包地址

在当前情况下，硬分叉是不可能的，因为许多用户丢失了他们的钱包地址和硬币。现在，令人担忧的因素是，量子计算机可以轻松地帮助追踪那些丢失的钱包，而黑客可以使用此类计算机解密并获取此类丢失的硬币。

但是，主要的关注点是量子计算机的研究。此类计算机系统的进入将使加密货币系统面临风险。该系统可能是比特币的破坏者。

投资区块链有什么要注意的？

1、大部分人不知道什么是区块链

跟传统的股票、房产、债券、黄金等相比，区块链资产是一个非常抽象和虚拟的资产形式，以比特币为代表的区块链资产，是非常专业的一种计算机语言和程序运行方式，背后既没有任何国家的信用做背书，也没有任何企业赋予其证券化收益，完全依赖于陌生人之间的相互共识性信任，这种情况下虽然完成了去中心化的运行逻辑，但其试验还仅仅处在起步和发展阶段，参与相关投资，实际上就是一种勇敢的冒险者行为。

2、区块链资产价格波动剧烈

由于没有太多实体使用层面的支撑，诸多区块链项目完全依赖于社区运营和市场炒作，投资者很难从价值投资的角度去持有区块链资产，这就导致资金的流动会非常的频繁，价格大起大落的状况成了一种常态。一个区块链相关的代币，可以在一天之内暴涨500%，也可以在几个小时之内跌去90%，这种剧烈的价格波动，不是一般投资者能够承受得了的。

3、各国政策的不确定性太大

区块链作为一种底层技术，全球基本上都接受了其价值所在，但作为区块链的“伴生品”数字货币，各国政策方面的争议依然非常大，而且随着数字货币交易量的持续增大，对全球金融市场的影响也与日俱增。目前整个数字货币领域每日的交易额超过了600亿美元，跟中国沪深两市的成交量不相上下，也可以比肩纽交所日平均交易量，持续运行在监管之外那是不可能的，这就存在一个非常大的监管博弈周期，各国在这方面的政策将可能会陆续出台，对市场的影响不可忽视。

4、各类区块链项目良莠不齐

区块链技术本来是一个非常基础性的架构技术，目前由于全球范围内资金层面的追捧，导致很多本身跟区块链没有任何关系的项目方，开始运用区块链概念来设计产品，并且能够在非常短的时间内完成区块链白皮书的撰写，而后进行市场资金的募集。这种情况下，拉低了区块链整体的技术性门槛，诸多根本没有区块链开发实力和意愿的公司，纯粹为了获得资金的支持而打出区块链概念，造成了项目的泛滥，项目与项目之间的差距越拉越大，但普通投资者难以辨别，容易掉入陷阱。

5、炒币不等于区块链投资

目前有很多观点认为，区块链跟数字货币之间是一个整体，你不可能一边发展区块链技术，另一边去打压数字货币。这个逻辑我是比较认可的，但炒币确实并非等同于真正意义上的区块链投资。真正有投资价值的东西，一定是供给量稀缺的东西，如果随便发一个数字货币，就能代表区块链的应用价值，就能给社会带来某些革新，那么随便找一家可以发数字货币的区块链技术团队，都能在很短的时间内，发出几十种数字货币，改改名字而已。因此，数字货币本身，跟区块链资产没有太大的逻辑关系，区块链项目一定是一个稀缺性非常明显的市场，但数字货币并不存在较大的稀缺性。这就好比说，任何一个互联网公司，都可以开发出一个类似微信的聊天软件，但聊天软件本身并没有太大的价值，真正的价值在于聊天软件上吸附了多少民众的参与。数字货币只不过是一个聊天软件，目前的情况是大家都在炒这个软件，而很少有人关心软件上有什么东西，泡沫化比较明显。

6、短期过热，容易被不法分子利用

区块链行业的特殊性在于，其中诸多的生态已经变得非常的金融化，在整个运行的过程中，资金会非常的集中，而且大部分环节都是跟资金相关的。从ICO募集资金，到给投资者发送代币，再到交易所上线交易，以及用户在交易所买卖代币，整个流程下来，几乎全是金融化的环节，如果从业者不够专业，没有自律能力，监管方面缺失，那么每一个环节都可能会被不法分子利用，来操纵市场，获取各类非法收益。

7、各国政府在应对区块链发展方面各怀鬼胎

日本为了赶上下一轮金融科技以及数字革命，对比特币等交易持有非常开放的态度，以日元计价的数字货币交易，占据了全球整个法币交易区的半壁江山，日本希望利用数字货币来重振日本的金融竞争力。美国则希望用主流的金融市场，比如用期货期权类衍生品市场来驯服比特币等，使其成为美元霸权的又一个有力工具。而中国也在努力推动主权加密数字货币，其中一个重要目的是推动人民币的国际化。数字货币和区块链资产领域，有可能成为下一个大国博弈和争夺的点，这就会在无形中给投资者增加系统性风险，你很难知道这种大国博弈背后，突然间又冒出什么意外的政策，对整个市场会带来何种冲击。

8、量子计算机的威胁

区块链由于生成了一套自我激励的系统，保证其能够在去中心化的条件下，自我运行，大部分使用的是不对称的加密，用相应的公钥验证私钥签署的交易，以确保比特币等区块链资产只能被合法所有人使用。但量子计算机却可以解决不对称加密的问题，量子计算机可以在几分钟内从公钥推算出私钥，在知道所有的私钥后，拥有量子计算机的人们就可以随意花费比特币等数字货币了。当然，量子计算机什么时候问世本身也是一个问题，数字货币协议也在不断的加入新的加密标准，但量子计算机带来的潜在威胁，不得不引起投资者的重视。

9、供需层面存在大逆转的可能

区块链代币市场的市值规模，已经徘徊在万亿美元附近，虽然场外资金依然在源源不断的涌入，但其资金流入的稳定性和增速存疑。而加密数字货币的供给，是一个非常尴尬的事情，如果从单一的数字货币层面来说，总量严格受限，比如比特币只有2100万个，但发行加密数字货币的门槛越来越低，任何人和任何组织都可以随时随地发布加密数字货币，供给量几乎是不受任何限制的。另一方面，交易成本持续增大又在抑制需求端，目前交易环节投资者需要在交易所付出手续费，以及转账的时候还要支付给矿工费用，如果在未来各国开始给数字货币交易征税，意味着这一市场在没有产生本身盈利能力的情况下，却要更多的承担运行成本，如果再加上供给层面的不断增加，整体市场供需预期可能在某个瞬间发生逆转性变化。

10、区块链资产缺少法律层面的保护

全球数字货币交易所被“黑”的事件屡见不鲜，并且在各类场外、场内交易过程中，遭遇到诈骗等也时有发生，法律层面对投资者的保护是非常有限的。尤其是国内投资者，一旦因为交易数字货币遭遇了被盗或被骗的情况，几乎可以说很难有效追回。由于缺少银行等层面的中介担保，数字货币的安全性完全由自己负责，这虽然符合私有财产的自我保管逻辑，但也给数字货币资产的储存和交易带来了更大的不确定性。在没有完整的法律体系来保护个人数字货币资产权益之前，投资区块链相关资产的合法安全性是一个很严重的问题。

写到这里，本文关于量子计算机对区块链的威胁和区块链与量子计算机心得体会的介绍到此为止了，如果能碰巧解决你现在面临的问题，如果你还想更加了解这方面的信息，记得收藏关注本站。