Coinbaseは、量子コンピュータへの備えとして、柔軟なアドレス形式やバックアップ用の量子耐性鍵の導入、さらに紛失コインに関する別の議論を直ちに始めるべきだと主張している。
もし誰かがビットコインウォレットのセキュリティを突破し、不正にコインを引き出せるほど高速な量子コンピュータを開発した場合の影響については多くの関心が寄せられている。現時点でそのようなマシンは存在しないが、数年以内の登場が予測されている。
ナスダック上場の暗号資産取引所Coinbaseは、銀行、資産運用会社、ヘッジファンドを含む顧客のビットコインを合わせて現在流通する約5％を保有しており、新たなブログ記事で関連する見解を示した。記事では、ビットコインが将来的に想定される量子脅威に対抗し安全性を維持するために必要な対策を提案している。
同社はリスクが到来するのを待つのではなく、早急に準備を開始し、紛失コインの問題は別途検討すべきと最重要ポイントを掲げている。
この提案を理解するには、まずビットコインの「錠前」構造と、それらを量子コンピュータがどのように破る可能性があるかを把握しておく必要がある。
錠前と鍵
ビットコインウォレットは、上部に狭くて横長の投函口が付いた郵便受けのようなもので、所有者だけが持つ鍵があると考えられる。誰でも投函できる見えるスロットはウォレットの公開鍵に相当する。一方、秘密鍵は物理的な鍵と同様に所有者のみが厳重に管理し、ウォレット内のビットコインを守っている。
ユーザーがビットコインを送金するとき、ウォレットは秘密鍵で改ざん不可能なデジタル署名を作成し、ネットワークはその署名を公開鍵と照合して一致すればトランザクションを承認する。
ビットコインのブロックチェーンはECDSAとSchnorrという2方式でデジタル署名を生成・検証しており、現状の計算手法では秘密鍵を公開鍵やデジタル署名から割り出すことは非常に困難だ。
量子リスクの登場
しかしGoogleの研究者によれば、2029年までに十分強力な量子コンピュータが実現すると、公開鍵から秘密鍵を逆算してビットコインウォレットから資産を不正に奪う恐れがある。この能力を持つマシンは「暗号学的に重要な量子コンピュータ」（Cryptographically Relevant Quantum Computer、CRQC）と呼ばれる。
対抗策として提案されているのがポスト量子（PQ）暗号技術であり、量子攻撃に耐える新たな署名方式だ。
Coinbaseは、新たなセキュリティ方式を採用するだけでなく、古い資金と新しい資金両方の安全確保、ビットコインの限られたデータ容量内での運用、通常のコンピュータでもネットワークが維持できることが必要と指摘。また、大規模暗号資産プラットフォームや一般ユーザーに対応し、動かされない古いコインの扱いに関する明確な計画も求めている。
Coinbaseは早期対応を求める
ビットコインの分散型設計は中央集権型に比べ改変が難しいため、対策は速やかに開始される必要があると同社は強調する。ビットコインのコンセンサス変更やエコシステムの移行には何年もかかることがあり、「CRQCの発表よりはるか前に作業を始める必要がある」と述べている。
すでにビットコイン開発者らは量子耐性防御の提案を検討中だ。
Coinbaseの提案する対策
「コンテナ」と署名の分離
ビットコインのトランザクション形式を新しいポスト量子署名方式に対応可能なものに設計し、全面的なシステム再設計なく量子耐性署名の追加、置換、組み合わせを可能にすべきだ。CoinbaseはP2MR（BIP-360）とP2TRv2の2案を挙げている。
段階的な保護
ビットコインが古い署名方式のルールを固定化する前に、アクティブなウォレットが量子耐性またはハイブリッド方式を使い始められる方法を支持する。例えば「1-of-2」構成で同じビットコインをECDSAかSchnorr、またはポスト量子鍵で使用できるようにすることで、一斉切り替え不要かつアクセス不能リスクも避けられ、早期保護が可能になる。
状態管理の利用
一部のポスト量子署名方式は署名ごとに状態情報を管理する必要があり、誤用すると鍵が再利用されて攻撃に弱くなる恐れがある。Coinbaseはもし状態管理署名を採用するなら、記録管理不要の状態非依存の選択肢も同時に提供すべきと提唱し、これによりユーザーやウォレット開発者に安全な選択肢を増やし、資金損失や偽造リスクを減らせると示している。
堅牢な実装
すべての環境で安定動作し署名検証の一貫性を保ち、タイミング攻撃を防ぎ、署名乱数生成失敗時も安全なソフトウェアを高く評価すべきだ。これにより量子耐性ウォレットの信頼性向上とバグ・ハッキング・資金損失リスクの低減が可能になる。
MPCとの親和性
Coinbaseと多くの顧客にとり、ポスト量子スキームはマルチパーティ計算（MPC）と良好に連携できる必要がある。MPCは秘密鍵の盗難防止に有用で、大規模組織に対する攻撃からの重要な追加防御となる。これにより取引所、カストディアン、大規模企業は単一人物や単一デバイスに依存しない安全な鍵管理が可能になる。
遅延移行ユーザーの対応策
将来ビットコインがECDSAやSchnorrによる支出を制限または終了しても、古いウォレット形式の資金保有者は依然存在する可能性がある。Coinbaseはこれら利用者があとから安全な出力に資金を移行できるか、その方法を検討することは有益と考える。適切な方法や課題は未解決であり、期限内のアップグレード不履行者の締め出しを防ぐ意味もある。この議論はポスト量子署名サポート作業とは別に進められ、導入遅延の理由にはならないとした。
紛失コインに関する懸念
全ユーザーが時間内にポスト量子に移行するわけではなく、とくに長期間使用されていないウォレットには鍵紛失者も含まれる。かつてのアドレスには公開鍵露出のものもある。
Coinbaseは量子マシン完成を密かに進める者が世間に知られる前にこれらウォレットからコインを引き出す事態を懸念しているが、紛失コインへの対応には立場を示さず、他ユーザーの保護を遅らせるべきではないと述べた。救済を行う場合は必ず量子安全である必要があり、そうでなければ窃盗者に悪用される可能性があると強調している。