将来の量子コンピュータによるBitcoinへの攻撃に備え、攻撃者に同額のBitcoin担保を求める防御策が浮上した。量子計算で古いウォレットの秘密鍵が復元されても、追加担保と異議申し立ての仕組みによって、不正取得の採算を悪化させる構想だ。

米ブロックチェーンメディアDecryptoによると、Bitcoin開発者のコリー・フィールズ氏は8日までに、開発者メーリングリストで「Quantum Mines」と2種類のオークション案を提示した。現時点では完成した設計ではなく初期構想に近いが、量子時代に脆弱になり得るBitcoinウォレットの保護策として注目を集めている。

背景には、量子コンピュータが既存の暗号方式を無力化するとの懸念がある。現状では、通常のコンピュータで公開鍵から秘密鍵を導き出すのは事実上不可能とされる。一方、十分に強力な量子コンピュータが実用化されれば、ショアのアルゴリズムを用いて逆算できる可能性がある。とりわけ、公開鍵がすでに露出している古いBitcoinウォレットは、相対的にリスクが高いとみられている。

Quantum Minesの要点は、攻撃者に追加コストを負わせる点にある。利用者は、量子コンピュータが暗号方式を脅かし得る時点とされる「Qデイ」より前に、自身が元の所有者であることを示す非公開情報を量子安全ウォレットに登録しておく。この情報の有無は、外部から確認できないよう設計する。

その後、攻撃者が量子コンピュータで既存ウォレットの秘密鍵を復元し、1BTCを移動しようとした場合、ネットワークは同額の1BTCを追加担保として求める。これにより、既存の1BTCと合わせた計2BTCがロックされ、フィールズ氏の例では30日間の異議申し立て期間が設けられる。

この期間内に元の所有者が事前登録していた証明を公開すれば、ネットワークは既存の1BTCと攻撃者が差し入れた担保1BTCを合わせた2BTCを、所有者の量子安全アドレスへ移転する。攻撃者はコインを奪えないだけでなく、自らの資産も失うことになる。

もう1つの柱は、攻撃者がどのウォレットにQuantum Minesが設定されているかを事前に把握できない点だ。成功の見込みが読めないまま同額の担保を積む必要があるため、攻撃の経済的誘因を下げられるとしている。

もっとも、正当な所有者にも負担は生じる。Qデイ以降に既存ウォレットからBitcoinを移そうとする利用者も、同額の担保を用意しなければならない可能性がある。追加のBitcoinを持たない利用者は、正当な移転であっても制約を受けかねない。

フィールズ氏はあわせて、長期間放置されていたり、所有者の特定が難しかったりする脆弱ウォレットを対象にしたオークション方式も提案した。1つ目は事前預託型オークションで、Qデイ前に参加者が量子安全Bitcoinをあらかじめ預け、特定の脆弱ウォレットに対する入札を登録する仕組みだ。

例えば、攻撃者が50BTCを保有するウォレットを狙い、同額の50BTCを担保としてコインを動かそうとした場合、事前に入札していた参加者が異議を申し立てられる。この方式では、挑戦者が攻撃者の担保の一部を受け取り、対象ウォレット内のコインは落札者に分配せず焼却する。ハッキングによる収益そのものを消すのが狙いだ。

2つ目は、事前預託を必要としない「Satsオークション」だ。脆弱なコインの移動が発生するとオークションを開き、最高入札者は入札額を差し引いた残りのコインを受け取る。一方、次点の入札者は入札額を支払っても何も受け取れない。攻撃者が見込む収益を上回るコスト負担を発生させ、攻撃を抑止する設計としている。

課題も少なくない。Quantum MinesはQデイ前に所有者が準備して初めて機能するため、すでに秘密鍵を失っているコインには適用が難しい。長期間オフラインだった利用者が異議申し立て期間を逃した場合、正当な資産を失う可能性もある。

根本的な技術的制約もある。Bitcoinネットワークは、正当な所有者が生成した有効な署名と、量子計算で秘密鍵を復元した攻撃者の署名を区別できない。担保、異議申し立て、オークションといった仕組みを実装するには、Bitcoinのコンセンサスルール自体を変更する必要がある。

そのためには、量子安全方式のウォレットや取引手段の整備に加え、秘匿された所有権証明、担保預託、待機期間、復旧取引を支える技術基盤も求められる。フィールズ氏は、一部機能をソフトフォークで導入できる可能性に言及したが、具体的な実装方法や有効化の時期は示していない。

現時点のBitcoinネットワークに、こうした保護策は実装されていない。今回の提案も、実装コードや正式な導入計画を伴うものではなく、初期構想の域を出ていない。ただ、量子コンピュータの進展によって暗号方式の安全性が揺らぐ可能性を踏まえ、技術的な防御だけでなく、攻撃者の経済的利益も断つべきだという論点を提起した形だ。