Fidelity upozorava da se privatni ključevi Bitcoina suočavaju s budućim kvantnim rizikom

Fidelity ispituje Bitcoinovu kvantnu ranjivost

Zaštite privatnog ključa u Bitcoinu bi s vremenom mogle zahtijevati zamjenu ili dopunu, prema analizi Fidelity Digital Assets objavljenoj 1. rujna. Kriptografski relevantna kvantna računala (CRQC) trenutačno ne postoje, no dovoljno sposobni sustavi mogli bi narušiti matematičke pretpostavke koje osiguravaju autorizaciju transakcija i dovesti sredstva u rizik.

Fidelity Digital Assets Research identificirao je propusnost transakcija kao središnje ograničenje za bilo kakvu buduću nadogradnju Bitcoinove sigurnosti:

“Minimiziranje veličine ključa radi očuvanja Bitcoinove propusnosti transakcija ostaje ključna briga, iako bi učinak mogao biti manje izražen s obzirom na trenutačno stanje gotovo praznog mempoola.”

Privatni ključevi omogućuju vlasnicima bitcoina autorizaciju transakcija bez oslanjanja na posrednika. Novčanici koriste privatni ključ za izradu digitalnog potpisa koji dokazuje kontrolu bez otkrivanja tajnog ključa. Taj odnos između privatnih ključeva, javnih ključeva i transakcijskih potpisa čini temelj Bitcoin vlasništva i samostalnog skrbništva.

Bitcoinovi trenutni potpisi suočavaju se s budućom prijetnjom

Većina standardnih Bitcoin transakcija koristi algoritam digitalnog potpisa eliptičke krivulje ili Schnorr potpise. Schnorr potpisi postali su dostupni putem Taproota, pri čemu Bitcoin Improvement Proposal 340 specificira Schnorr potpise, a BIP 341 uspostavlja Taprootova pravila trošenja. BIP 341 dodijeljen je u siječnju 2020., prije nego što je nadogradnja aktivirana 2021. Obje sheme oslanjaju se na teškoću rješavanja problema diskretnog logaritma na eliptičkoj krivulji na klasičnim računalima.

Dovoljno snažno kvantno računalo koje pokreće Shorov algoritam moglo bi riješiti taj problem i izvesti privatne ključeve iz odgovarajućih javnih ključeva. Istraživanja su smanjila neke procjene resursa potrebnih za napad na kriptografiju eliptičke krivulje, čime je rasprava o Bitcoinovoj kvantnoj sigurnosti došla u veći fokus, iako postojeći kvantni sustavi i dalje ostaju daleko ispod kriptografski relevantnog kapaciteta.

SHRINCS spaja učinkovitost s putem oporavka

Istraživači procjenjuju sustave potpisa otporne na kvantna računala koji se oslanjaju na hash funkcije umjesto na kriptografiju eliptičke krivulje. Nacrt specifikacije SHRINCS kombinira kompaktan, stateful put potpisa s većim, stateless rezervnim rješenjem. Trenutačni dizajn specificira javni ključ od 48 bajtova, stateful potpise u rasponu od 548 do 4.619 bajtova te stateless potpis od 5.777 bajtova.

Stateful put zahtijeva da uređaji za potpisivanje prate koji su jednokratni ključevi za potpis već korišteni. Izgubljeno ili oštećeno stanje sprječava novčanik da sigurno nastavi tim putem, dok se SHRINCS-ov fallback oslanja na algoritme iz standarda SLH-DSA Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju (NIST) objavljenog 13. kolovoza 2024. Stateless alternativa čuva pristup, ali troši znatno više prostora u bloku.

Fidelity Digital Assets Research opisao je kako bi buduća, kvantno otporna nadogradnja Bitcoina mogla zadovoljiti različite sigurnosne zahtjeve:

“SHRINCS predstavlja jedan mogući put naprijed kao nedavno formalizirani BIP. Međutim, Bitcoinova tehnička ograničenja i neučinkovitosti povezane s većim kvantno otpornim potpisima sugeriraju da bi buduće rješenje moglo nalikovati trenutačnom stanju Bitcoina.”

Veći potpisi smanjili bi Bitcoinov kapacitet

Bitcoinovi postojeći potpisi i dalje su mnogo manji od vodećih post-kvantnih alternativa, stvarajući izravnu razmjenu između buduće sigurnosti i kapaciteta mreže. Veći potpisi trošili bi više prostora u bloku, povećali troškove transakcija tijekom razdoblja zagušenja i ograničili koliko prijenosa bi rudari mogli potvrditi. Druge procjene utvrdile su da bi neki kvantno sigurni sustavi potpisa mogli naglo povećati količinu podataka transakcije.

Implementacija SHRINCS-a ili nekog drugog kvantno otpornog sustava zahtijevala bi nova konsenzusna pravila, potencijalno putem unatrag kompatibilnog soft forka. Pružatelji novčanika, rudari, operateri čvorova, burze i skrbnici također bi morali podržati prijelaz. Fidelity se u srpnju pridružio još osam financijskih i kripto tvrtki kako bi financirali inicijativu za sigurnost Bitcoina od 15 milijuna dolara koja uključuje istraživanje kvantne otpornosti.