Fidelity Memperingatkan Bahwa Kunci Pribadi Bitcoin Berisiko Terkena Ancaman Kuantum di Masa Depan

Fidelity Meneliti Kerentanan Bitcoin terhadap Komputer Kuantum

Perlindungan kunci pribadi Bitcoin pada akhirnya mungkin perlu diganti atau ditambah, menurut analisis Fidelity Digital Assets yang diterbitkan pada 1 September. Komputer kuantum yang relevan secara kriptografi, atau CRQC, saat ini belum ada, tetapi sistem yang cukup mumpuni dapat merusak asumsi matematis yang mengamankan otorisasi transaksi dan membahayakan dana.

Fidelity Digital Assets Research mengidentifikasi throughput transaksi sebagai kendala utama bagi setiap peningkatan keamanan Bitcoin di masa depan:

"Meminalkan ukuran kunci untuk mempertahankan throughput transaksi Bitcoin tetap menjadi perhatian utama, meskipun dampaknya mungkin tidak terlalu terasa mengingat kondisi mempool yang hampir kosong saat ini."

Kunci pribadi memungkinkan pemilik bitcoin untuk mengotorisasi transaksi tanpa bergantung pada perantara. Dompet menggunakan kunci pribadi untuk menghasilkan tanda tangan digital yang membuktikan kepemilikan tanpa mengungkapkan kunci rahasia tersebut. Hubungan antara kunci pribadi, kunci publik, dan tanda tangan transaksi ini membentuk dasar kepemilikan dan penyimpanan mandiri Bitcoin.

Tanda Tangan Bitcoin Saat Ini Menghadapi Ancaman di Masa Depan

Sebagian besar transaksi Bitcoin standar menggunakan Algoritma Tanda Tangan Digital Kurva Eliptik (ECDS) atau tanda tangan Schnorr. Tanda tangan Schnorr tersedia melalui Taproot, dengan Bitcoin Improvement Proposal 340 (BIP 340) yang menetapkan penggunaan tanda tangan Schnorr dan BIP 341 yang menetapkan aturan pengeluaran Taproot. BIP 341 disahkan pada Januari 2020 sebelum pembaruan diaktifkan pada tahun 2021. Kedua skema tersebut bergantung pada kesulitan memecahkan masalah logaritma diskrit kurva eliptik dengan komputer klasik.

Komputer kuantum yang cukup kuat yang menjalankan algoritma Shor dapat memecahkan masalah tersebut dan memperoleh kunci pribadi dari kunci publik yang sesuai. Penelitian telah mengurangi beberapa perkiraan mengenai sumber daya yang dibutuhkan untuk menyerang kriptografi kurva eliptik, sehingga perdebatan mengenai keamanan kuantum Bitcoin menjadi semakin menjadi sorotan, meskipun sistem kuantum yang ada saat ini masih jauh di bawah kapasitas yang relevan secara kriptografi.

SHRINCS Menggabungkan Efisiensi dengan Jalur Pemulihan

Para peneliti sedang mengevaluasi sistem tanda tangan yang tahan terhadap serangan kuantum yang mengandalkan fungsi hash daripada kriptografi kurva eliptik. Spesifikasi draf SHRINCS menggabungkan jalur tanda tangan berstatus yang ringkas dengan jalur cadangan tanpa status yang lebih besar. Desainnya saat ini menetapkan kunci publik berukuran 48 byte, tanda tangan berstatus berkisar antara 548 hingga 4.619 byte, dan tanda tangan tanpa status berukuran 5.777 byte.

Jalur berstatus mengharuskan perangkat penandatangan untuk melacak kunci tanda tangan sekali pakai mana yang telah digunakan. Status yang hilang atau rusak mencegah dompet untuk melanjutkan dengan aman melalui jalur tersebut, sementara jalur cadangan SHRINCS memanfaatkan algoritma dari standar SLH-DSA milik National Institute of Standards and Technology yang diterbitkan pada 13 Agustus 2024. Alternatif stateless mempertahankan akses tetapi menghabiskan ruang blok yang jauh lebih besar.

Fidelity Digital Assets Research menjelaskan bagaimana pembaruan Bitcoin yang tahan kuantum di masa depan dapat mengakomodasi persyaratan keamanan yang berbeda:

"SHRINCS mewakili salah satu jalur potensial ke depan sebagai BIP yang baru-baru ini diformalkan. Namun, kendala teknis Bitcoin dan inefisiensi yang terkait dengan tanda tangan tahan kuantum yang lebih besar menunjukkan bahwa solusi di masa depan mungkin akan menyerupai kondisi Bitcoin saat ini."

Tanda Tangan yang Lebih Besar Akan Mengurangi Kapasitas Bitcoin

Tanda tangan Bitcoin yang ada saat ini masih jauh lebih kecil daripada alternatif pasca-kuantum terkemuka, sehingga menciptakan pertukaran langsung antara keamanan di masa depan dan kapasitas jaringan. Tanda tangan yang lebih besar akan menghabiskan lebih banyak ruang blok, meningkatkan biaya transaksi selama periode kemacetan, dan membatasi jumlah transfer yang dapat dikonfirmasi oleh penambang. Penilaian lain menemukan bahwa beberapa sistem tanda tangan yang aman terhadap serangan kuantum dapat memperluas data transaksi secara tajam.

Menerapkan SHRINCS atau sistem tahan kuantum lainnya akan memerlukan aturan konsensus baru, kemungkinan melalui soft fork yang kompatibel ke belakang. Penyedia dompet, penambang, operator node, bursa, dan penyimpanan aset juga perlu mendukung transisi ini. Pada bulan Juli, Fidelity bergabung dengan delapan perusahaan keuangan dan kripto lainnya untuk mendanai inisiatif keamanan Bitcoin senilai $15 juta yang mencakup penelitian ketahanan kuantum.