Bitcoin vs Quantum Computer: Ancaman Nyata dan Solusi Masa Depan

Idrus Al Haddar Tuesday, April 08, 2025

 

Apa itu ECDSA?

Bitcoin menggunakan algoritma kriptografi bernama ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) untuk memastikan:

  • Hanya pemilik private key yang bisa mengeluarkan koin dari address-nya.

  • Validasi transaksi di blockchain berdasarkan tanda tangan digital.

ECDSA bekerja karena:

  • Sangat sulit (bagi komputer biasa) untuk menghitung private key hanya dari public key, karena kompleksitas elliptic curve discrete logarithm problem (ECDLP).

  • Diperlukan waktu miliaran tahun untuk memecahnya dengan komputer biasa.

Apa itu Shor's Algorithm?

Ditemukan oleh Peter Shor tahun 1994, Shor’s Algorithm bisa menghitung:

  • Faktorisasi bilangan besar

  • Logaritma diskret, termasuk pada kurva eliptik (seperti pada ECDSA)

Artinya:

  • Dengan quantum computer, public key bisa dikalkulasi mundur ke private key.

  • Jika seseorang pernah mempublikasikan public key (misalnya saat mengirim BTC), quantum attacker bisa mencuri dana sisa di address tersebut.

Contoh konkret:

  • Alice pernah kirim BTC ke Bob → public key Alice muncul di blockchain.

  • Dengan Shor's Algorithm + quantum computer, hacker bisa mengambil private key Alice.

  • Hacker akses semua BTC Alice lainnya yang belum sempat dipindahkan.

Bagaimana dengan SHA-256?

Bitcoin juga memakai SHA-256 untuk mining dan address generation. Ini rentan terhadap algoritma kuantum seperti Grover's Algorithm, tapi:

  • Grover hanya memberi keuntungan kuantum setengah eksponensial, bukan eksponensial seperti Shor.

  • Artinya, jika kamu naikkan panjang hash (misal dari 256 ke 512 bit), kamu bisa mengatasi ancaman kuantum.

1. Shor’s Algorithm vs ECDSA: Bagaimana Quantum Computer Bisa Membobol Bitcoin

Bitcoin menggunakan algoritma tanda tangan digital bernama ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm). Ini memungkinkan pemilik wallet untuk membuktikan bahwa mereka adalah pemilik sah dari Bitcoin yang ingin ditransaksikan.

ECDSA mengandalkan kesulitan matematika dari masalah logaritma diskret pada kurva eliptik. Dalam dunia komputasi klasik, menghitung private key dari public key butuh waktu jutaan tahun — sangat aman.

Namun, di dunia quantum, ada algoritma Shor. Ini algoritma revolusioner yang dapat menghitung logaritma diskret dalam waktu polynomial, artinya quantum computer bisa:

  • Mendapatkan private key dari public key

  • Jika seseorang pernah mengirim transaksi (dan public key-nya terlihat), quantum computer bisa "reverse" public key menjadi private key dan mencuri koin yang tersisa.

Contoh Skenario Serangan:

  • Kamu kirim Bitcoin ke orang lain.

  • Public key kamu ikut terlihat di jaringan.

  • Quantum attacker memanfaatkan public key untuk menghitung private key kamu.

  • Mereka mencuri semua BTC kamu yang tersisa, bahkan tanpa akses ke frasa!

Namun saat ini belum ada quantum computer cukup kuat untuk melakukan ini secara nyata.

2. Potensi Hard Fork Bitcoin: Solusi untuk Ancaman Kuantum

Apa itu Hard Fork?

Hard fork adalah perubahan protokol yang tidak kompatibel ke belakang. Semua node dan wallet harus mengikuti aturan baru, atau akan terpisah dari jaringan utama.

Dalam konteks quantum:

  • Bitcoin perlu hard fork jika ingin mengganti ECDSA dengan algoritma yang tahan kuantum.

  • Perubahan ini penting sebelum quantum computer bisa menyerang secara massal.

Pilihan Algoritma Quantum-Safe:

  1. XMSS (eXtended Merkle Signature Scheme)

    • Hash-based, dilindungi dari Shor dan Grover

    • Namun setiap address hanya bisa digunakan sekali, cocok untuk cold wallet

  2. SPHINCS+

    • Stateles hash-based signature scheme

    • Mendukung penggunaan ulang address

  3. Lattice-based cryptography (NTRU, Kyber, Dilithium)

    • Berdasarkan masalah matematis baru yang tahan kuantum

    • Salah satu kandidat kuat dari kompetisi NIST

Tantangan Hard Fork:

  • Menyamakan suara komunitas (developers, miners, pengguna)

  • Transisi dana dari ECDSA ke format baru

  • Menghindari konflik seperti pada kasus Bitcoin vs Bitcoin Cash (2017)

Strategi Transisi:

  • Gunakan dual-signature (ECDSA + XMSS) dalam wallet baru

  • Beri tenggat waktu kepada pengguna untuk migrasi address lama

  • Terapkan lewat soft-fork dulu jika memungkinkan


Bitcoin bisa merespons ancaman quantum dengan melakukan perubahan teknis — disebut hard fork atau soft fork.

Solusi yang sedang dipertimbangkan:

  • Mengganti ECDSA dengan algoritma quantum-resistant, seperti:

    • XMSS (eXtended Merkle Signature Scheme)

    • Lattice-based cryptography

    • Hash-based signatures (contoh: SPHINCS+)

Jika Bitcoin perlu mengganti sistem tanda tangannya, maka jaringan harus:

  • Menyetujui pembaruan protokol

  • Semua wallet dan node harus memperbarui software

  • Ini bisa dilakukan via hard fork besar seperti yang pernah terjadi pada Bitcoin Cash

Namun tantangannya:

  • Perubahan besar bisa menyebabkan perpecahan komunitas

  • Resiko transisi (misal: koin yang belum diklaim bisa diretas duluan)

Untuk mencegah hal ini, sebagian komunitas mendorong penerapan bertahap sistem signature ganda:

  • Public key hanya ditampilkan saat diperlukan

  • Pemilik wallet diberi opsi untuk memindahkan dana ke address quantum-resistant sebelum ancaman nyata datang

3. Alternatif Coin Quantum-Resistant: QRL dan Lainnya

1. QRL (Quantum Resistant Ledger)

  • Blockchain pertama yang 100% menggunakan XMSS

  • Tidak menampilkan public key sebelum digunakan (menghindari serangan pasif)

  • Fokus pada keamanan jangka panjang

  • Mendukung smart contract sederhana

2. NIST PQC Candidates

  • Algoritma dari kompetisi resmi NIST untuk kriptografi post-quantum:

    • CRYSTALS-Kyber (key exchange)

    • CRYSTALS-Dilithium (digital signatures)

    • Falcon dan SPHINCS+

  • Beberapa proyek sedang mengadopsi ini, seperti Ethereum layer 2 dan jaringan riset.

3. Lainnya:

  • Mina Protocol (meski bukan quantum-safe, fokus pada minimalisasi data)

  • Manta, Aleo, dan Zama bereksperimen dengan zero-knowledge + quantum-ready backend


Beberapa proyek blockchain baru sudah mengantisipasi ancaman quantum sejak awal. Berikut beberapa coin yang sudah quantum-safe sejak desain awalnya:

a. QRL (Quantum Resistant Ledger)

  • Dirancang dari nol dengan kriptografi quantum-resistant (XMSS)

  • Menggunakan hash-based signature yang tahan terhadap serangan Shor dan Grover

  • Memiliki blockchain sendiri (bukan token di Ethereum)

  • Setiap wallet tidak menampilkan public key hingga digunakan

b. NIST Post-Quantum Competition Projects

  • Beberapa coin/tim mengimplementasikan kandidat algoritma yang masuk seleksi NIST (National Institute of Standards and Technology) seperti:

    • CRYSTALS-Kyber (encryption)

    • CRYSTALS-Dilithium (signature)

  • Belum digunakan luas, tapi aktif dikembangkan di berbagai proyek kripto dan layer-2

c. Other Projects

  • Lattice-based coins (masih eksperimental)

  • Beberapa eksperimen dalam jaringan Monero dan Ethereum layer 2 juga mengeksplorasi solusi ini

Kesimpulan: Siaga, Tapi Belum Panik

ElemenDapat DibagikanDigunakan untukPanjang/Format
Private Key❌ (Rahasia)Menandatangani transaksiPanjang (Hex atau WIF)
Public Key✅ (Terbuka)Membuat alamatPanjang (Biasanya Hex panjang)
Bitcoin Address✅ (Terbuka)Menerima BTC1..., 3..., bc1...

Quantum Computer memang ancaman eksistensial jangka panjang bagi Bitcoin — terutama dari sisi ECDSA. Tapi:

  • Belum ada quantum computer praktis yang bisa menyerang Bitcoin hari ini.

  • Komunitas kripto sudah aktif mengembangkan solusi, baik melalui hard fork Bitcoin maupun pengembangan kripto baru yang quantum-resistant.

Yang penting sekarang adalah kesadaran, persiapan, dan pengujian sistem alternatif, agar ketika hari itu datang, kita sudah siap — bukan panik.