Fidelity met en garde contre le risque quantique futur pesant sur les clés privées du Bitcoin

Fidelity examine la vulnérabilité du Bitcoin face à l’informatique quantique

Les protections des clés privées de Bitcoin pourraient à terme devoir être remplacées ou complétées, selon l’analyse de Fidelity Digital Assets publiée le 1er septembre. Les ordinateurs quantiques pertinents sur le plan cryptographique, ou CRQC, n’existent pas encore, mais des systèmes suffisamment puissants pourraient remettre en cause les hypothèses mathématiques garantissant l’autorisation des transactions et mettre les fonds en danger.

Fidelity Digital Assets Research a identifié le débit des transactions comme une contrainte majeure pour toute future mise à niveau de la sécurité du Bitcoin :

« Réduire au minimum la taille des clés pour préserver le débit de transactions du Bitcoin reste une préoccupation majeure, même si l’impact pourrait être moins prononcé compte tenu de l’état actuel d’un mempool quasi vide. »

Les clés privées permettent aux détenteurs de bitcoins d’autoriser des transactions sans passer par un intermédiaire. Les portefeuilles utilisent une clé privée pour générer une signature numérique qui prouve le contrôle sans divulguer la clé secrète. Cette relation entre les clés privées, les clés publiques et les signatures de transactions constitue le fondement de la propriété et de l’autogestion des bitcoins.

Les signatures actuelles de Bitcoin font face à une menace future

La plupart des transactions Bitcoin standard utilisent l’algorithme de signature numérique à courbe elliptique (ECDS) ou les signatures de Schnorr. Les signatures de Schnorr ont été rendues disponibles grâce à Taproot, la proposition d’amélioration Bitcoin (BIP) 340 spécifiant les signatures de Schnorr et la BIP 341 établissant les règles de dépense de Taproot. La BIP 341 a été adoptée en janvier 2020, avant l’activation de la mise à jour en 2021. Ces deux systèmes reposent sur la difficulté de résoudre le problème du logarithme discret sur courbe elliptique à l’aide d’ordinateurs classiques.

Un ordinateur quantique suffisamment puissant exécutant l’algorithme de Shor pourrait résoudre ce problème et déduire les clés privées à partir des clés publiques correspondantes. Des recherches ont revu à la baisse certaines estimations concernant les ressources nécessaires pour attaquer la cryptographie à courbe elliptique, ce qui a mis davantage l’accent sur le débat autour de la sécurité quantique du Bitcoin, bien que les systèmes quantiques existants restent bien en deçà d’une capacité pertinente sur le plan cryptographique.

SHRINCS allie efficacité et voie de récupération

Les chercheurs évaluent actuellement des systèmes de signature résistants à l’attaque quantique qui s’appuient sur des fonctions de hachage plutôt que sur la cryptographie à courbe elliptique. Le projet de spécification SHRINCS combine un chemin de signature « avec état » compact avec une solution de secours « sans état » plus volumineuse. Sa conception actuelle prévoit une clé publique de 48 octets, des signatures « avec état » allant de 548 à 4 619 octets, et une signature « sans état » de 5 777 octets.

Le chemin avec état exige que les appareils de signature gardent une trace des clés de signature à usage unique qui ont déjà été utilisées. La perte ou la corruption de l’état empêche le portefeuille de poursuivre en toute sécurité ce chemin, tandis que le mécanisme de secours de SHRINCS s’appuie sur des algorithmes issus de la norme SLH-DSA de l’Institut national des normes et des technologies (NIST), publiée le 13 août 2024. L’alternative sans état préserve l’accès mais consomme nettement plus d’espace de bloc. Fidelity Digital Assets Research a décrit comment une future mise à niveau de Bitcoin résistante à l’informatique quantique pourrait répondre à différentes exigences de sécurité :

« SHRINCS représente une voie potentielle pour l’avenir en tant que BIP récemment formalisé. Cependant, les contraintes techniques de Bitcoin et les inefficacités associées à des signatures résistantes à l’informatique quantique plus volumineuses suggèrent qu’une solution future pourrait ressembler à l’état actuel de Bitcoin. »

Des signatures plus volumineuses réduiraient la capacité du Bitcoin

Les signatures existantes de Bitcoin restent bien plus petites que celles des principales alternatives post-quantiques, ce qui crée un compromis direct entre la sécurité future et la capacité du réseau. Des signatures plus volumineuses consommeraient davantage d’espace dans les blocs, augmenteraient les coûts de transaction en période de congestion et limiteraient le nombre de transferts que les mineurs pourraient confirmer. D’autres analyses ont montré que certains systèmes de signatures résistants à l’attaque quantique pourraient accroître considérablement le volume des données de transaction. La mise en œuvre de SHRINCS ou d’un autre système résistant à l’attaque quantique nécessiterait de nouvelles règles de consensus, éventuellement via un soft fork rétrocompatible. Les fournisseurs de portefeuilles, les mineurs, les opérateurs de nœuds, les plateformes d’échange et les dépositaires devraient également prendre en charge cette transition. En juillet, Fidelity s’est associée à huit autres entreprises du secteur financier et des cryptomonnaies pour financer une initiative de sécurité Bitcoin de 15 millions de dollars, qui inclut des recherches sur la résistance quantique.