為何 Coinbase 表示比特幣現在就必須開始為量子運算風險做準備

目錄

• 你可能想知道
• 主要主題
• 重點摘要表
• 後續⋯⋯

你可能想知道

• 未來的量子電腦可能如何威脅比特幣錢包？
• Coinbase 建議現在採取哪些措施？又該如何處理被遺忘或遷移緩慢的錢包？

主要主題

在 Nasdaq 上市的加密貨幣交易所 Coinbase 表示，比特幣應開始為量子電腦可能削弱網路所採用的部分加密防護做好準備。該交易所為包括銀行、資產管理公司和避險基金在內的客戶持有約 5% 的現存比特幣。Coinbase 認為，應在威脅成為實際問題前就開始規劃，因為去中心化網路及更廣泛生態系的變更可能需要數年時間。

令人擔憂的並非這類機器今天已經問世，而是某些預測指出，具備足夠運算能力的量子電腦可能在未來幾年內出現。Google 的研究人員曾表示，具備相關能力的機器可能在 2029 年前問世。Coinbase 將此視為未來可能出現的風險，而非確定會發生或眼前就存在的漏洞。能破解相關加密技術的量子電腦，通常稱為具密碼學相關能力的量子電腦，簡稱 CRQC。

要了解這項疑慮，得先從比特幣交易的授權方式談起。錢包可以比作信箱：公鑰就像一個可見的投信口，其他人可以透過它寄送物品；私鑰則像是信箱主人的鑰匙。公鑰用來檢查交易是否獲得授權；私鑰必須保密，因為它能讓持有人花用資金。

有人傳送比特幣時，其錢包會使用私鑰建立數位簽章。比特幣網路會以相關公鑰驗證該簽章。若簽章有效，交易便可獲得接受。目前比特幣採用兩種簽章方法：ECDSA 和 Schnorr。這些方法被認為能抵禦現今傳統電腦的攻擊，因為傳統電腦無法切實可行地從相應的公鑰或簽章反推出私鑰。

能力足夠強大的量子電腦可能改變這項安全假設。理論上，它可能從公鑰推導出私鑰，進而授權從易受攻擊的錢包轉出資金。若公鑰已經曝光，風險尤其值得注意。不過，威脅是否成真取決於具備足夠能力的機器能否問世，而實際時間及影響仍不確定。

廣義的技術應對方式是後量子密碼學，常簡稱為 PQ 密碼學。這是指旨在抵禦傳統電腦與量子電腦攻擊的加密方法。Coinbase 認為，比特幣的應對不能簡化為挑選一種替代簽章演算法。任何升級都必須考量技術限制、使用者體驗、相容性，以及現有和未來資金的安全性。

例如，比特幣的交易資料空間有限，因此新的簽章方法必須符合實際可行的限制。這些方法也應讓一般電腦繼續維持網路運作。同時，所選方案必須適用於各類使用者，從個人錢包持有人到大型平台與機構皆是如此。也必須考量舊有資金的遷移途徑，不過 Coinbase 表示，這項問題不應阻礙更廣泛防護措施的前期工作。

Coinbase 的核心建議是現在就開始進行技術與生態系準備，遠早於 CRQC 被宣布問世或投入使用之前。比特幣共識變更，以及錢包、服務和使用者的遷移可能需要數年時間。若等到量子威脅迫在眉睫才採取行動，可能會沒有足夠時間測試、採用並協調安全的轉換。

Coinbase 提出升級規劃的幾項原則：

• 將交易結構與簽章選擇分開。交易格式應具備足夠彈性，能容納新的後量子簽章，而不必重建整個系統。這種彈性可讓日後新增、替換或組合不同簽章類型更容易。Coinbase 表示，P2MR（BIP-360）和 P2TRv2 等提案似乎具備這種適應性。
• 分階段採用防護措施。在舊簽章類型的規則定案之前，活躍錢包就可以開始使用抗量子或混合式簽章。一種可能的安排是「1-of-2」設定：同一筆比特幣可使用傳統的 ECDSA 或 Schnorr 金鑰，或後量子金鑰來支出。這樣一來，願意提早採用的使用者便能保護資金，不必要求所有人同時轉換。
• 同時考量有狀態與無狀態簽章。某些後量子方案要求錢包在每次簽章後保留稱為狀態的資訊。這些方案可能會使用許多一次性簽章金鑰，而錢包必須追蹤哪些金鑰已經用過。若錢包還原舊備份或未能儲存紀錄，就可能重複使用金鑰，讓攻擊者有機會偽造簽章。有狀態方法可能更精簡、速度更快，但紀錄管理也帶來風險。因此，Coinbase 也支持考量不需這類紀錄管理的無狀態方法。
• 優先採用可靠的實作方式。安全的設計也必須能在軟體中可靠運作。Coinbase 表示，評估時應重視不同平台上的簽章驗證是否一致、是否能防止機密資訊因執行時間而外洩、設定是否清楚，以及簽章系統的亂數產生器失效時是否仍具備韌性。這些特性有助於降低錯誤或實作失誤破壞預期防護效果的機率。
• 支援多方計算。Coinbase 表示，後量子方案應能良好搭配多方計算，簡稱 MPC。若實作得當，MPC 可以將金鑰操作分散給多方執行，降低對單一人員或裝置的依賴。對面臨持續安全威脅的交易所、託管機構及其他大型組織而言，這點很重要。
• 討論延遲遷移的問題，但不要因此延宕核心防護措施。若比特幣日後限制或停止使用 ECDSA 和 Schnorr 支出資金，有些人可能仍將資金留在舊式錢包格式中。Coinbase 表示，這些使用者是否以及如何將資金轉移到抗量子輸出，仍是未解問題。該公司建議將這項討論與新增後量子支援的即時技術工作分開處理。

持續未活動的錢包帶來另一項挑戰。有些錢包可能屬於已遺失私鑰的人；另一些資金則可能存放在公鑰已曝光的舊式地址中。若能破解相關加密技術的量子電腦問世，這些資金若未及時遷移，就可能遭到威脅。

Coinbase 警告，有能力的行動者可能悄悄打造量子電腦，並在公眾得知這項發展之前，開始掏空公鑰已曝光或長期未活動的錢包。該交易所並未表態應如何處理持有人無法或不願遷移的幣。相反地，Coinbase 表示，政策討論應獨立進行，以免妨礙能採取行動的使用者獲得保護。任何擬議的復原程序本身也必須具備抗量子能力，否則攻擊者可能利用復原機制下手。

這項區分將兩個容易混為一談的問題分開：如何保護能夠升級的錢包，以及如何處理可能繼續留在易受攻擊格式中的資金。Coinbase 的做法是在推進技術防護的同時，讓有關未活動或延遲遷移資金的棘手政策問題另行討論。這並未解決政策選擇，但可能避免這些問題阻礙有益於整個網路的工作。

這項議題也凸顯了去中心化系統面臨的更廣泛挑戰。原則上或許有技術修正方案，但部署需要開發者、錢包供應商、使用者、交易所、託管機構及其他參與者達成共識。要成功完成轉換，就需要時間評估提案、實作軟體，並讓使用者理解及採用變更。整個過程中，嚴謹測試與清楚溝通都十分重要。

Coinbase 的建議是準備方案，而非比特幣全網的最終決定。網路最後採取何種方式，將取決於技術研究、社群討論，以及對候選加密方法的評估。實際目標是在不削弱網路安全性或迫使使用者倉促遷移的前提下，保留適應變化的能力。

重點摘要表

後續⋯⋯

後續工作應著重於在實際情境下評估後量子簽章方案：包括對交易大小、驗證需求、錢包復原，以及與現有軟體相容性的影響。針對不同實作進行獨立測試，有助於確認某種方法是否能一致運作，以及其安全性是否取決於使用者可能難以滿足的操作條件。

研究人員與開發者也應探索實用的遷移工具，包括清楚易用的錢包介面、安全的備份程序，以及降低切換簽章類型時出錯機率的方法。有狀態方法特別值得關注，因為其安全性可能取決於能否在備份與裝置更換期間準確保存紀錄。無狀態替代方案、混合式方案，以及相容於 MPC 的設計，則應依照個人使用者與機構的需求進行評估。

最後，比特幣社群仍須持續檢視無法遷移資金所涉及的治理與政策問題。技術防護能降低未來風險，但休眠幣的處置選擇涉及所有權、存取權及網路規則等問題。最具韌性的做法可能是結合及早研究、審慎實作、公開透明的討論，以及足夠的彈性，以因應量子運算能力與密碼學知識的演進。