Το Lightning Network δεν είναι «ανίατα χαλασμένο»

Μια ανάρτηση του Udi Wertheimer πριν από μερικές εβδομάδες έγινε πρωτοσέλιδο στα κρυπτονομισματικά μέσα με μια έντονη δήλωση: το Lightning Network είναι "ανίσχυρα σπασμένο" σε έναν κόσμο μετά-κβαντικό, και οι προγραμματιστές του δεν μπορούν να κάνουν τίποτα γι' αυτό. Η είδηση ταξίδεψε γρήγορα. Για επιχειρήσεις που έχουν χτίσει πραγματική υποδομή πληρωμών στο Lightning ή την αξιολογούν, οι επιπτώσεις ήταν ανησυχητικές.

Αξίζει μια μετρημένη απάντηση.

Ο Wertheimer είναι ένας σεβαστός προγραμματιστής Bitcoin, και η υποκείμενη ανησυχία του είναι νόμιμη: οι κβαντικοί υπολογιστές, αν ποτέ γίνουν αρκετά ισχυροί, θέτουν μια πραγματική μακροπρόθεσμη πρόκληση στα κρυπτογραφικά συστήματα από τα οποία εξαρτώνται το Bitcoin και το Lightning. Αυτό το μέρος είναι αληθινό, και η κοινότητα ανάπτυξης του Bitcoin ήδη εργάζεται πάνω σε αυτό σοβαρά. Αλλά η παρουσίαση του Lightning ως "ανίσχυρα σπασμένο" αποκρύπτει περισσότερα από όσα αποκαλύπτει, και οι επιχειρήσεις που λαμβάνουν αποφάσεις υποδομής αξίζουν μια πιο ξεκάθαρη εικόνα.

Τι είχε δίκιο ο Wertheimer

Τα κανάλια Lightning απαιτούν από τους συμμετέχοντες να μοιράζονται δημόσια κλειδιά με το αντισυμβαλλόμενο μέρος τους όταν ανοίγουν ένα κανάλι πληρωμής. Σε έναν κόσμο όπου υπάρχουν κρυπτογραφικά σχετικοί κβαντικοί υπολογιστές (CRQCs), ένας επιτιθέμενος που αποκτά αυτά τα δημόσια κλειδιά θα μπορούσε θεωρητικά να χρησιμοποιήσει τον αλγόριθμο Shor για να εξάγει το αντίστοιχο ιδιωτικό κλειδί, και από εκεί, να κλέψει κεφάλαια.

Αυτή είναι μια πραγματική δομική ιδιότητα του τρόπου λειτουργίας του Lightning. Τι παραλείπει ο τίτλος

Η απειλή είναι πολύ πιο συγκεκριμένη και πολύ πιο υπό όρους από το "το υπόλοιπο Lightning σας μπορεί να κλαπεί."

Πρώτον, τα ίδια τα κανάλια προστατεύονται από ένα hash ενώ είναι ανοιχτά. Οι συναλλαγές χρηματοδότησης χρησιμοποιούν P2WSH (Pay-to-Witness-Script-Hash), που σημαίνει ότι τα ακατέργαστα δημόσια κλειδιά μέσα στη διάταξη 2-of-2 multisig είναι κρυμμένα onchain για όσο το κανάλι παραμένει ανοιχτό. Οι πληρωμές Lightning είναι επίσης βασισμένες σε hash, δρομολογούνται μέσω HTLCs (Hashed Time-Lock Contracts), τα οποία βασίζονται στην αποκάλυψη προεικόνας hash παρά σε εκτεθειμένα δημόσια κλειδιά. Ένας κβαντικός επιτιθέμενος που παρακολουθεί παθητικά το blockchain δεν μπορεί να δει τα κλειδιά που θα χρειαζόταν.

Το ρεαλιστικό παράθυρο επίθεσης είναι πολύ πιο στενό: ένα force-close. Όταν ένα κανάλι κλείνει, και μια συναλλαγή δέσμευσης μεταδίδεται onchain, το σενάριο κλειδώματος γίνεται δημόσια ορατό για πρώτη φορά, συμπεριλαμβανομένου του local_delayedpubkey, ενός τυπικού δημόσιου κλειδιού ελλειπτικής καμπύλης. Από σχεδιασμό, ο κόμβος που το μεταδίδει δεν μπορεί να διεκδικήσει αμέσως τα κεφάλαιά του: ένα CSV (CheckSequenceVerify) timelock, συνήθως 144 blocks (περίπου 24 ώρες), πρέπει πρώτα να λήξει.

Σε ένα σενάριο μετά-κβαντικό, ένας επιτιθέμενος που παρακολουθεί το mempool θα μπορούσε να δει ότι μια συναλλαγή δέσμευσης επιβεβαιώνεται, να εξάγει το τώρα-εκτεθειμένο δημόσιο κλειδί, να τρέξει τον αλγόριθμο Shor για να εξάγει το ιδιωτικό κλειδί και να προσπαθήσει να ξοδέψει την έξοδο πριν λήξει το timelock. Οι έξοδοι HTLC κατά το force-close δημιουργούν πρόσθετα παράθυρα, μερικά τόσο σύντομα όσο 40 blocks, περίπου έξι έως επτά ώρες.

Αυτή είναι μια πραγματική και συγκεκριμένη ευπάθεια. Αλλά είναι μια χρονομετρημένη κούρσα ενάντια σε έναν επιτιθέμενο που πρέπει ενεργά να λύσει ένα από τα πιο δύσκολα μαθηματικά προβλήματα που υπάρχουν, μέσα σε ένα σταθερό παράθυρο, για κάθε μεμονωμένη έξοδο που θέλει να κλέψει. Δεν είναι μια παθητική, σιωπηλή εξάντληση σε κάθε πορτοφόλι Lightning ταυτόχρονα.

Ο έλεγχος πραγματικότητας του κβαντικού υλικού

Εδώ είναι το μέρος που σπάνια φτάνει στους τίτλους: κρυπτογραφικά σχετικοί κβαντικοί υπολογιστές δεν υπάρχουν σήμερα, και το χάσμα μεταξύ του πού είμαστε και του πού θα χρειαζόταν να είμαστε είναι τεράστιο.

Η διάσπαση της κρυπτογραφίας ελλειπτικής καμπύλης του Bitcoin απαιτεί την επίλυση του διακριτού λογαρίθμου σε ένα κλειδί 256-bit, έναν αριθμό περίπου 78 ψηφίων, χρησιμοποιώντας εκατομμύρια σταθερά, διορθωμένα σε σφάλματα λογικά qubits που τρέχουν για μια εκτεταμένη περίοδο. Ο μεγαλύτερος αριθμός που έχει ποτέ παραγοντοποιηθεί χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο Shor σε πραγματικό κβαντικό υλικό είναι το 21 (3 × 7), που επιτεύχθηκε το 2012 με σημαντικές βοήθειες κλασικής μετα-επεξεργασίας. Το πιο πρόσφατο ρεκόρ είναι μια υβριδική κβαντική-κλασική παραγοντοποίηση ενός αριθμού RSA 90-bit, εντυπωσιακή πρόοδος, αλλά ακόμα περίπου 2⁸³ φορές μικρότερη από αυτό που θα χρειαζόταν πραγματικά για να σπάσει το Bitcoin.

Η κβαντική έρευνα της Google είναι πραγματική και αξίζει παρακολούθηση. Τα χρονοδιαγράμματα που συζητούνται από σοβαρούς ερευνητές κυμαίνονται από αισιόδοξες εκτιμήσεις για τα τέλη της δεκαετίας του 2020 έως πιο συντηρητικές προβλέψεις για τη δεκαετία του 2030 ή πέρα από αυτή. Τίποτα από αυτά δεν είναι "το υπόλοιπο Lightning σας είναι σε κίνδυνο σήμερα."

Η κοινότητα ανάπτυξης δεν μένει αδρανής

Η παρουσίαση του Wertheimer, ότι οι προγραμματιστές του Lightning είναι "ανίσχυροι", είναι επίσης εκτός συγχρονισμού με αυτό που πραγματικά συμβαίνει. Από τον Δεκέμβριο μόνο, η κοινότητα ανάπτυξης του Bitcoin έχει παράγει περισσότερες από πέντε σοβαρές προτάσεις μετά-κβαντικές: SHRINCS (324-byte stateful hash-based signatures), SHRIMPS (2,5 KB υπογραφές σε πολλαπλές συσκευές, περίπου τρεις φορές μικρότερες από το πρότυπο NIST), BIP-360, το έγγραφο hash-based signatures της Blockstream, και προτάσεις για OP_SPHINCS, OP_XMSS, και STARK-based opcodes σε tapscript.

Η σωστή παρουσίαση δεν είναι ότι το Lightning είναι σπασμένο και ανεπίδιορθο. Είναι ότι το Lightning, όπως όλο το Bitcoin, και όπως η περισσότερη κρυπτογραφική υποδομή του διαδικτύου, απαιτεί μια αναβάθμιση βασικού επιπέδου για να γίνει κβαντικά ανθεκτικό, και αυτή η εργασία βρίσκεται σε εξέλιξη.

Τι σημαίνει αυτό για επιχειρήσεις που χτίζουν στο Lightning σήμερα

Το Lightning επεξεργάζεται πραγματικό όγκο πληρωμών για πραγματικές επιχειρήσεις σήμερα, πλατφόρμες iGaming, ανταλλακτήρια κρυπτονομισμάτων, neobanks, και παρόχους υπηρεσιών πληρωμών που μετακινούν χρήματα παγκοσμίως σε κλάσματα του σεντ με άμεση οριστικοποίηση. Η ερώτηση που θα έπρεπε να θέτουν οι επιχειρήσεις δεν είναι αν να εγκαταλείψουν το Lightning με βάση μια θεωρητική μελλοντική απειλή, αλλά αν οι ομάδες που χτίζουν την υποδομή Lightning προσέχουν αυτό που έρχεται και σχεδιάζουν ανάλογα.

Η απάντηση, με βάση τον όγκο και την ποιότητα της μετά-κβαντικής έρευνας που συμβαίνει στην κοινότητα ανάπτυξης του Bitcoin αυτή τη στιγμή, είναι ναι.

Το Lightning Network δεν είναι ανίσχυρα σπασμένο. Αντιμετωπίζει την ίδια μακροπρόθεσμη κρυπτογραφική πρόκληση με ολόκληρο το ψηφιακό χρηματοπιστωτικό σύστημα, και έχει μια κοινότητα ανάπτυξης που εργάζεται ενεργά για να την αντιμετωπίσει. Αυτή είναι μια διαφορετική ιστορία από αυτήν που είπε ο τίτλος.