Bitcoin pode estar em risco com um novo truque de matemática quântica que quebra a propriedade digital

Nem tudo no bitcoin está em risco com um computador quântico.

A mineração de Bitcoin, o processo pelo qual novos blocos são adicionados ao blockchain, usa um tipo de matemática chamada hashing que os computadores quânticos não conseguem quebrar de forma significativa. O próprio livro-razão e a regra de que novos bitcoins só podem ser criados por meio da mineração sobreviveriam a um invasor quântico. Os blocos ainda seriam produzidos e a cadeia continuaria funcionando.

O que não sobreviveria é a propriedade.

As carteiras Bitcoin são protegidas por um tipo diferente de matemática que transforma uma chave privada secreta em um endereço público que qualquer pessoa pode ver. A matemática funciona facilmente em uma direção e não na outra, o que é a única coisa que impede um estranho de gastar suas moedas.

Parte 1 desta série de computação quântica entrou em física. Um computador quântico não é uma versão mais rápida de um computador normal. É um tipo de máquina fundamentalmente diferente, começando com um circuito de metal muito frio e muito pequeno, onde as partículas se comportam de maneira que não se comportam em nenhum outro lugar da Terra.

A Parte 2 explicou o que acontece quando você aponta aquela máquina para o bitcoin. As carteiras Bitcoin dependem de um problema matemático unilateral. Transformar uma chave privada secreta em um endereço público leva milissegundos. Seguir o caminho inverso, do endereço público de volta à chave privada, levaria um computador normal a demorar mais do que a idade do universo.

Um algoritmo quântico chamado Shor elimina a lacuna. O artigo do Google deste mês mostrou que o ataque poderia ser executado com muito menos recursos do que se estimava anteriormente, em uma janela que corre contra os tempos de bloqueio do próprio Bitcoin.

Esta peça, a última da série, é sobre a resposta. O que está realmente em risco, o que o bitcoin fez a respeito e se uma rede construída para resistir a mudanças coordenadas pode coordenar a maior atualização de segurança de sua história antes que o hardware o alcance.

O que está exposto, o que é seguro

O grupo de risco é grande.

Aproximadamente 6,9 ​​milhões de bitcoins, cerca de um terço de tudo o que já foi extraído, estão em carteiras cujas chaves públicas já estão permanentemente visíveis na cadeia. A maior parte disso são bitcoins dos primeiros anos da rede, armazenados em um formato de endereço que publicava a chave pública por padrão. Também inclui qualquer carteira que já tenha sido gasta, porque os gastos revelam a chave para o que resta.

Um invasor quântico não precisaria correr contra uma transação em andamento. Em vez disso, eles poderiam trabalhar nas carteiras com chaves já expostas em seu próprio ritmo, uma por uma. O pseudônimo criador do Bitcoin, Satoshi Nakamoto, detém cerca de 1 milhão de bitcoins, intocados desde os primeiros dias da rede, e essa pilha agora está na categoria exposta.

A atualização Taproot 2021 expandiu o problema. Taproot é uma mudança na forma como os endereços Bitcoin funcionam, com o objetivo de tornar as transações mais eficientes e mais privadas.

Um efeito colateral foi que qualquer bitcoin gasto desde a ativação do Taproot publicou a chave protegendo o que resta naquele endereço. Isto não foi um erro, mas uma compensação razoável na época, quando os cronogramas quânticos pareciam muito mais longos do que são agora.

O que está em andamento?

Embora a ameaça quântica tenha gerado um debate acalorado nos últimos meses, e outras blockchains estão se preparandonada de concreto surgiu ainda dos desenvolvedores do Bitcoin.

Ethereum, que pode ser considerado um dos maiores concorrentes do Bitcoin entre os investidores institucionais que olham para o mercado de criptografia, tem um programa formal de resistência quântica desde 2018.

A Fundação Ethereum administra quatro equipes trabalhando na migração em tempo integral, com mais de dez grupos de desenvolvedores independentes enviando redes de teste semanais. O plano mapeia atualizações específicas em quatro mudanças futuras em toda a rede, movendo a segurança do Ethereum para uma nova matemática que os computadores quânticos não podem quebrar. Até lançou um site dedicado, pq.ethereum.org, para publicar seu progresso.

O Bitcoin não tem estratégia equivalente até agora.

Isso não significa que não haja esforços para resolvê-lo.

Um desses proposta formal é BIP-360 de um grupo de desenvolvedores e pesquisadores. Acrescentaria novos tipos de endereços quânticos seguros para os quais os titulares poderiam migrar voluntariamente. Uma proposta concorrente da BitMEX Research instalaria um sistema de detecção que desencadeia uma ação defensiva se um ataque quântico for observado na rede.

No entanto, nenhuma delas tem amplo apoio dos principais desenvolvedores do Bitcoin, e as duas propostas resolvem diferentes metades do problema.

Nic Carter, um dos proeminentes defensores do bitcoin, denunciou isso nos últimos meses.

“A criptografia de curva elíptica está à beira da obsolescência”, Carter escreveu no Xreferindo-se à matemática que protege as carteiras bitcoin. Ele descreveu a abordagem do Ethereum como “a melhor da categoria” e a do Bitcoin como “a pior da categoria”, citando desenvolvedores que “negam, iluminam, vigiam, enterram cabeças na areia” em vez de se envolverem com o problema.

Adam Back, CEO da Blockstream e um proeminente contribuidor do Bitcoin, discorda da urgência, mas concorda com a direção.

“A computação quântica ainda tem muito a provar. Os sistemas atuais são essencialmente experimentos de laboratório”, Voltar disse em uma conferência no início deste mês. Mas ele também disse que o bitcoin deveria se preparar agora, com atualizações opcionais construídas com antecedência para que a rede possa migrar quando necessário, em vez de se atrapalhar em uma crise.

O problema de coordenação

Então, qual é o maior desafio na implementação de soluções eficazes contra a ameaça quântica do Bitcoin?

A migração do Bitcoin é mais difícil do que a do Ethereum por razões não relacionadas à matemática real.

Ethereum tem uma fundação que financia trabalhos de engenharia e um processo de governança que passa regularmente por grandes atualizações. Bitcoin não tem nenhum dos dois. A sua cultura de desenvolvimento trata qualquer autoridade central como um modo de fracasso, e o seu consenso social defende que as alterações ao protocolo devem ser raras e difíceis.

Esses antecedentes mantiveram a rede estável por quase duas décadas, mas também tornam o problema quântico estruturalmente mais difícil de ser resolvido pelo Bitcoin.

A migração dos 6,9 milhões de moedas expostas requer decisões que a rede passou vinte anos evitando. Os formatos de endereço antigos deveriam ser congelados após uma determinada data para proteger as moedas de roubos futuros? As moedas expostas deveriam ser autorizadas a se mover para novos endereços quânticos seguros usando suas chaves originais? O que acontece com as moedas cujos proprietários não podem ou não querem migrar?

As moedas de Satoshi são o exemplo mais nítido. O congelamento de formatos antigos protege as moedas contra roubo, mas as torna permanentemente inacessíveis, inclusive para Satoshi. Deixar os formatos antigos abertos significa que essas moedas serão um prêmio permanente para quem construir o primeiro computador quântico funcional ou tiver acesso a um computador quântico e quiser atacar.

Definir um prazo de migração força Satoshi a mover as moedas, revelando sua propriedade, ou a perdê-las. Cada opção muda o caráter do bitcoin de uma forma que a rede historicamente se recusou a alterá-lo.

O que acontece a seguir

O O próprio enquadramento do artigo do Google é um resumo da situação da indústria.

Um ataque bem-sucedido à matemática que o bitcoin usa “não deve ser visto como um alerta para a adoção da criptografia pós-quântica, mas sim como um sinal potencial de que a adoção do PQC já falhou”.

Isto significa que, no momento em que a ameaça se torna visível, a janela de resposta já pode ter sido fechada.

Os desenvolvedores agora enfrentam a questão de saber se uma rede construída para resistir a mudanças coordenadas pode coordenar a maior atualização de segurança de sua história antes que o hardware alcance a teoria.

A vantagem inicial de oito anos da Ethereum sugere que a resposta correta é começar agora. A cultura de governança do Bitcoin sugere que a resposta provável é esperar até que a ameaça seja demonstrada e então agir.

Apenas uma dessas respostas funciona se o cronograma for mais curto do que a estimativa dos otimistas.