Coinbase高管解释比特币的量子风险及对网络安全的长期威胁

对未来密码学发展的担忧正在重塑分析师对比特币长期安全性的看法，比特币量子风险现已引起主要交易所的关注。

量子计算与比特币的主要风险

量子计算的进步最终可能不仅挑战比特币私钥的安全，还会引发关于网络经济和安全基础的问题。然而，目前的硬件仍远未突破比特币的防御，因此这些风险属于长期风险，而非即时威胁。

主要的危险与未来假设的“Q日”有关，即当量子机器可能以足够规模运行Shor’s和Grover’s等算法时。届时，比特币的核心密码学组件可能会受到破坏。此外，这一场景将影响交易安全和挖矿。

比特币目前依赖两个关键原语：ECDSA，用于保护交易签名和确立所有权；以及SHA-256，用于工作量证明挖矿和保护区块链完整性。这意味着量子系统理论上可以发起两类不同的攻击，针对签名和哈希。

签名攻击与暴露的比特币地址

在签名方面，具备量子能力的系统可能削弱保护私钥的密码学屏障，从而开启未授权支出的可能性。这一风险分为两个层面：针对已在链上的输出的长距离攻击，以及在密钥出现在内存池后试图抢先支出的短距离攻击。

Coinbase估算，大约有651万比特币，约占在区块900,000时的总供应量的32.7%，可能面临长距离量子攻击的威胁。这一数字突显了过去的行为（如地址重用漏洞和某些脚本类型）如何增加整个网络的风险。

长距离威胁与直接在链上披露公钥的输出有关，包括Pay-to-Public-Key (P2PK)、裸多签 (P2MS) 以及Taproot (P2TR) 格式。早期比特币持有，通常与中本聪时代相关，代表了较老的P2PK输出的显著份额，因此也是潜在目标的重要集群。

每个输出在支出瞬间变得脆弱，因为在确认前会披露公钥。尽管如此，凭借现有的量子硬件成功攻击的概率仍然非常低。即便如此，这一动态凸显了行业为何越来越关注迁移到抗量子签名方案。

经济影响与挖矿风险

除了签名被盗之外，第二个主要担忧涉及比特币的挖矿经济学和共识安全。量子设备可能最终在工作量证明中获得效率优势，扰乱矿工之间的平衡。然而，研究人员仍将其视为次要问题，相较于密钥被攻破。

理论上，高度优化的量子挖矿可能改变算力分布，带来新的中心化压力。然而，规模限制和早期的实用量子硬件阶段使这一场景仍属于未来。当前，签名迁移仍是核心技术和政策优先事项。

一些专家认为，通往比特币量子风险的可信路径很可能始于对暴露公钥的攻击，而非对SHA-256挖矿的攻击。此外，修改挖矿算法在技术上比用户如何保护其币的方式发生全面变革更容易协调，这也是为何加密和签名成为当前辩论的焦点。

后量子密码学方案的审查

为应对这些场景，开发者和研究人员正在研究后量子密码学和其他防御技术。主要的长期缓解策略是将抗量子签名方案直接集成到比特币协议中。然而，这一转变将需要数年的研究、测试和共识建立。

美国国家标准与技术研究院（(NIST)）已启动多年的流程，选择后量子密码算法进行标准化。目前入围的候选包括CRYSTALS-Dilithium、SPHINCS+和FALCON，它们在安全性、大小和性能方面各有取舍。

这些NIST候选方案为比特币未来的下一代签名提供了参考。然而，实际操作中存在障碍。许多抗量子方案的签名更大、验证更慢，这将影响区块空间的使用、手续费市场和节点性能。此外，钱包软件和基础设施提供商也需重新调整系统。

迁移时间表与潜在升级路径

研究目前提出了两条广义的迁移路径，取决于量子计算的发展速度。若取得快速突破，将需要在大约两年内执行应急计划，优先考虑速度和向后兼容性。该场景假设矿工、节点运营商和钱包之间有强有力的协调。

若进展缓慢，则可能采取更为稳妥的方式，持续长达七年。在这种情况下，比特币可以通过软叉逐步集成抗量子签名，允许用户逐步选择加入。这一路径为开发者提供了更多空间，优化设计并在实际环境中测试新方案。

诸如BIP-360、BIP-347和Hourglass等技术提案已在探索如何以量子感知的方式管理密钥轮换、迁移和脚本升级。此外，这些努力旨在最大限度减少中断，同时确保在任何可信的量子攻击出现之前，将脆弱的输出迁移到更安全的编码中。

比特币持有者的操作最佳实践

在协议层面变更到来之前，已有的最佳实践可以降低暴露风险。避免地址重用、定期将脆弱的UTXO转移到新地址，以及限制每个地址的余额，都有助于缓解集中风险。然而，这些习惯需要广泛采用，才能有效降低系统性脆弱性。

机构和服务提供商也被鼓励制定面向客户的材料，标准化量子感知操作。关于如何管理旧输出、脚本类型和迁移时间表的明确指导，可以帮助用户在紧急情况发生之前做好准备。此外，许多脆弱脚本在现代生产环境中使用不多，也被视为一个适度的优势。

虽然这些措施不能根除基于基础数学的威胁，但它们可以争取时间。同时，确保在迁移到抗量子方案变得紧迫时，较少的币被锁定在难以移动或协调的遗留脚本中。

行业情绪与未来展望

整个行业普遍认为，量子计算目前尚不足以威胁比特币的安全性。大多数专家认为，现有设备在规模上远不足以威胁ECDSA或SHA-256。然而，对于未来变化的速度，意见存在分歧。

一些研究人员和项目团队警告称，在有利的硬件进展假设下，几年的时间内可能实现实用的妥协。各种倡议甚至提出了比特币私钥风险可能变得严重的可能日期。此外，持续投资于量子研究使得该话题在安全开发者中保持高度关注。

目前，比特币的防御措施仍然稳固，但标准制定机构、协议研究和钱包工程都在积极准备后量子世界。主动的迁移策略、更好的用户操作习惯以及持续的抗量子密码学创新，可能决定未来网络在面对突破时的韧性。

总之，量子技术的进步对比特币的签名和挖矿构成了长期挑战，但通过稳健的准备、协议研究和改进的操作习惯，生态系统有明确的路径逐步适应未来的变革。