Première technologie de blockchain sécurisée quantique testée à Moscou

L'intérêt pour les crypto-monnaies est actuellement à son paroxysme, les banques, les entreprises et les gouvernements se précipitant pour comprendre la technologie et comment ils peuvent l'exploiter. En conséquence, le marché de la crypto-monnaie a commencé à augmenter de façon exponentielle et a atteint le mois dernier une étonnante capitalisation boursière de 90 milliards de dollars. Quoi qu'il arrive ensuite, les crypto-monnaies joueront certainement un rôle de plus en plus influent dans le système financier mondial.

Mais il y a un problème à l'horizon. Le grand défi avec l'argent numérique est de s'assurer que tout le monde l'utilise honnêtement. Et il semble y avoir une assez bonne solution sous la forme de la technologie blockchain. Cela garantit l'honnêteté en utilisant des techniques cryptographiques largement considérées comme incassables, sauf par des attaques par force brute.

Et c'est là que réside le problème. Les attaques par force brute sont difficiles pour les ordinateurs classiques mais le seront pour la prochaine génération d'ordinateurs quantiques. La grande puissance de calcul de ces appareils signifie que dès qu'ils seront disponibles, les crypto-monnaies seront soudainement plus vulnérables aux attaques.

Ainsi, un moyen de sécuriser la technologie blockchain contre les attaques quantiques serait extrêmement utile.

Entrez Evgeny Kiktenko au Centre quantique russe de Moscou et quelques amis qui ont conçu, construit et testé un système de blockchain quantique dans lequel la sécurité est garantie par la mécanique quantique. Ils l'ont construit en utilisant un système de cryptographie quantique standard du type qui est déjà disponible dans le commerce.

Tout d'abord un peu de contexte. Les chaînes de blocs enregistrent une liste de transactions d'une manière qui empêche toute utilisation malhonnête, comme la falsification ou la double dépense. Ils permettent à n'importe quel ordinateur de garder une trace de cette liste en les compilant dans un bloc, qui est ensuite crypté pour former un nombre appelé hachage.

Le processus de cryptage est important. C'est un algorithme facile à calculer mais difficile à faire en sens inverse (comme la factorisation). La valeur de hachage qu'il produit est une propriété unique du bloc, et toute altération des enregistrements serait immédiatement évidente car cela modifierait le hachage.

Les nouvelles transactions sont ensuite rassemblées dans un nouveau bloc et ajoutées à la valeur de hachage existante. Celui-ci est ensuite chiffré pour créer un nouveau hachage pour le nouveau bloc. Celui-ci est ajouté à la liste suivante des transactions lorsqu'elles sont chiffrées, et ainsi de suite. Le résultat est une chaîne de blocs contenant chacun les valeurs de hachage de tous les blocs précédents, d'où le terme blockchain.

Tous les ordinateurs qui stockent ces blocs comparent régulièrement leurs valeurs de hachage pour s'assurer qu'elles sont toutes en accord. Tout ordinateur qui n'est pas d'accord rejette les enregistrements à l'origine du problème.

Cette approche est bonne mais elle n'est pas parfaite. Une façon de déjouer ce système consiste pour un utilisateur malhonnête à modifier la liste des transactions en sa faveur, mais d'une manière qui laisse le hachage inchangé. Cela peut être fait par force brute, c'est-à-dire en modifiant un enregistrement, en chiffrant le résultat et en vérifiant si la valeur de hachage est la même. Et si ce n'est pas le cas, essayez encore et encore jusqu'à ce qu'il trouve un hachage qui correspond.

La sécurité des blockchains repose sur la conviction que les ordinateurs ordinaires ne peuvent effectuer ce type d'attaque par force brute que sur des échelles de temps totalement irréalisables, telles que l'âge de l'univers. En revanche, les ordinateurs quantiques sont beaucoup plus rapides et représentent par conséquent une menace beaucoup plus grande.

Kiktenko et co ont une solution qui empêche les attaques quantiques de ce type. Leur technologie blockchain est subtilement différente. Une transaction entre deux individus contient les informations sur l'expéditeur, le destinataire, l'heure de création, le montant à transférer et une liste de transactions de référence qui justifie que l'expéditeur dispose de suffisamment de fonds pour l'opération.

Cette transaction est ensuite envoyée à tous les ordinateurs du réseau monétaire qui la stockent jusqu'à une durée convenue à l'avance - 10 minutes, par exemple - lorsque les transactions sont regroupées en un bloc.

L'étape suivante utilise un algorithme qui permet à toutes les parties de convenir que la liste des transactions est honnête. Ceci est basé sur des preuves des années 1980 dans lesquelles tout le monde partage d'abord ses informations avec tous les autres ordinateurs. Ensuite, ils communiquent les informations qu'ils ont reçues des autres parties du réseau permettant à chacun de voir qui a dit quoi. Les parties partagent ensuite ces informations lors d'un autre tour et ainsi de suite jusqu'à ce qu'elles conviennent que tous les ordinateurs disposent des mêmes informations.

La preuve en est qu'il est toujours possible d'arriver à un consensus en moins de tours qu'il n'y a de partis, à condition qu'au moins les deux tiers des partis soient honnêtes.

Mais dans un tel système, comment Alice peut-elle être sûre de recevoir des informations de Bob et vice versa ? Sans cette certitude, il est facile pour un utilisateur malveillant de déjouer le système en se faisant passer pour de nombreux utilisateurs différents.

C'est là qu'intervient la mécanique quantique. Alice et Bob peuvent vérifier l'identité de l'autre en utilisant une technique appelée distribution de clé quantique. Cela envoie des informations à l'aide de particules quantiques telles que les photons, qui ne peuvent pas être copiées par une personne indiscrète sans les détruire. De cette façon, Alice et Bob peuvent être sûrs de l'identité de l'autre.

Ainsi, le fondement du système de Kiktenko et co est un système d'identification quantique dans lequel chaque partie peut vérifier l'identité de n'importe quelle autre d'une manière garantie par les lois de la physique. Cette signature quantique est attachée à toutes les transactions, ce qui la rend impossible à falsifier.

Kiktenko et co disent avoir construit un tel système en utilisant le système de cryptographie quantique disponible dans le commerce de la société suisse ID Quantique. Nous avons développé un protocole blockchain avec une authentification théoriquement sécurisée basée sur un réseau dans lequel chaque paire de nœuds est connectée par un lien de distribution de clé quantique, disent-ils.

Et ils l'ont testé sur un réseau de quatre utilisateurs, dont l'un tente de déjouer le système en dépensant deux fois. Ce protocole élimine [la] transaction à double dépense après le deuxième tour de communication et permet la formation d'un bloc contenant uniquement des transactions légitimes, disent Kiktenko et co.

C'est une expérience de preuve de principe intéressante qui montre comment les techniques quantiques peuvent être utilisées pour sécuriser les technologies de blockchain.

Mais ce n'est pas parfait. En particulier, il suppose que moins d'un tiers des parties sont malhonnêtes. Si plus d'un tiers des utilisateurs acceptent de déjouer le système, cela devient trivial de le faire.

Il existe également des obstacles technologiques importants pour faire fonctionner ce système à plus grande échelle. La création d'un Internet quantique pour permettre à ce type de transaction d'avoir lieu sur de longues distances n'est pas la moindre. C'est un défi qui devrait être surmonté étant donné qu'il est actuellement relevé par des chercheurs du monde entier.

La menace des ordinateurs quantiques est certainement réelle, et pas seulement pour la technologie blockchain. Toute information actuellement stockée à l'aide de la cryptographie conventionnelle deviendra non sécurisée dès que le premier ordinateur quantique suffisamment puissant sera allumé.

Avec la soudaine ruée vers l'utilisation des crypto-monnaies, il serait clairement utile de pérenniser la technologie contre cette menace quantique.

Réf : arxiv.org/abs/1705.09258 : Blockchain sécurisée quantique

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