Fidelity advierte de que las claves privadas de Bitcoin se enfrentan a un riesgo cuántico en el futuro

Fidelity analiza la vulnerabilidad cuántica de Bitcoin

Las medidas de protección de las claves privadas de Bitcoin podrían acabar requiriendo su sustitución o complementación, según el análisis de Fidelity Digital Assets publicado el 1 de septiembre. Aunque actualmente no existen ordenadores cuánticos criptográficamente relevantes (CRQC), unos sistemas con la capacidad suficiente podrían socavar los supuestos matemáticos que garantizan la autorización de las transacciones y poner en riesgo los fondos.

Fidelity Digital Assets Research identificó el rendimiento de las transacciones como una limitación fundamental para cualquier futura actualización de seguridad de Bitcoin:

«Minimizar el tamaño de las claves para preservar el rendimiento de las transacciones de Bitcoin sigue siendo una preocupación clave, aunque el impacto podría ser menos pronunciado teniendo en cuenta el estado actual de un mempool casi vacío».

Las claves privadas permiten a los propietarios de bitcoins autorizar transacciones sin depender de un intermediario. Las carteras utilizan una clave privada para generar una firma digital que acredita el control sin revelar la clave secreta. Esta relación entre claves privadas, claves públicas y firmas de transacciones constituye la base de la propiedad y la autocustodia de Bitcoin.

Las firmas actuales de Bitcoin se enfrentan a una amenaza futura

La mayoría de las transacciones estándar de Bitcoin utilizan el algoritmo de firma digital de curva elíptica o las firmas Schnorr. Las firmas Schnorr se hicieron disponibles a través de Taproot: la Propuesta de Mejora de Bitcoin 340 (BIP 340) especificó las firmas Schnorr y la BIP 341 estableció las reglas de gasto de Taproot. La BIP 341 se asignó en enero de 2020, antes de que la actualización se activara en 2021. Ambos esquemas se basan en la dificultad de resolver el problema del logaritmo discreto de curva elíptica con ordenadores clásicos.

Un ordenador cuántico suficientemente potente que ejecutara el algoritmo de Shor podría resolver ese problema y deducir las claves privadas a partir de las claves públicas correspondientes. Las investigaciones han reducido algunas estimaciones sobre los recursos necesarios para atacar la criptografía de curva elíptica, lo que ha puesto aún más de relieve el debate sobre la seguridad cuántica de Bitcoin, aunque los sistemas cuánticos existentes siguen estando muy por debajo de la capacidad relevante desde el punto de vista criptográfico.

SHRINCS combina eficiencia con una vía de recuperación

Los investigadores están evaluando sistemas de firma resistentes a los ataques cuánticos que se basan en funciones hash en lugar de en la criptografía de curva elíptica. El borrador de la especificación de SHRINCS combina una ruta de firma con estado compacta con una ruta alternativa sin estado más amplia. Su diseño actual especifica una clave pública de 48 bytes, firmas con estado que oscilan entre 548 y 4.619 bytes, y una firma sin estado de 5.777 bytes.

La ruta con estado requiere que los dispositivos de firma realicen un seguimiento de qué claves de firma de un solo uso ya se han utilizado. La pérdida o corrupción del estado impide que la cartera continúe de forma segura por esa ruta, mientras que la ruta alternativa de SHRINCS se basa en algoritmos del estándar SLH-DSA del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, publicado el 13 de agosto de 2024. La alternativa sin estado conserva el acceso, pero consume un espacio de bloque considerablemente mayor. Fidelity Digital Assets Research describió cómo una futura actualización de Bitcoin resistente a la computación cuántica podría adaptarse a diferentes requisitos de seguridad:

«SHRINCS representa una posible vía de futuro como BIP recientemente formalizado. Sin embargo, las limitaciones técnicas de Bitcoin y las ineficiencias asociadas a las firmas resistentes a los ataques cuánticos de mayor tamaño sugieren que una solución futura podría parecerse al estado actual de Bitcoin».

Las firmas más grandes reducirían la capacidad de Bitcoin

Las firmas actuales de Bitcoin siguen siendo mucho más pequeñas que las principales alternativas poscuánticas, lo que crea un trade-off directo entre la seguridad futura y la capacidad de la red. Las firmas más grandes consumirían más espacio en los bloques, aumentarían los costes de transacción durante los periodos de congestión y limitarían el número de transferencias que los mineros podrían confirmar. Otras evaluaciones revelaron que algunos sistemas de firmas a prueba de cuántica podrían aumentar drásticamente el volumen de datos de las transacciones. La implementación de SHRINCS u otro sistema resistente a la computación cuántica requeriría nuevas reglas de consenso, posiblemente a través de un soft fork compatible con versiones anteriores. Los proveedores de carteras, los mineros, los operadores de nodos, las plataformas de intercambio y los custodios también tendrían que apoyar la transición. En julio, Fidelity se unió a otras ocho empresas financieras y del sector de las criptomonedas para financiar una iniciativa de seguridad de Bitcoin de 15 millones de dólares que incluye investigación sobre la resistencia cuántica.