Existe uma forma de tornar o Bitcoin seguro contra a computação quântica sem um fork, dizem investigadores

Em poucas palavras

• Uma nova proposta descreve uma forma de criar transações de Bitcoin resistentes a quântica sem alterar o protocolo da rede.
• O desenho substitui as suposições sobre curvas elípticas por enigmas baseados em hash e assinaturas de Lamport.
• A abordagem transfere trabalho computacional para os criadores das transações e é apresentada como um recurso temporário, e não como uma correção permanente.

As transações de Bitcoin poderiam tornar-se resistentes a futuros ataques de quântica sem alterar o protocolo central da rede, de acordo com uma proposta da investigadora da StarkWare Avihu Mordechai Levy. Num artigo recente, Levy descreve um esquema de transação de “Bitcoin Quântico-Seguro” concebido para continuar seguro mesmo se os computadores quânticos quebrarem a criptografia de curvas elípticas usada atualmente. O método funciona dentro das regras de script existentes do Bitcoin e não exigiria um soft fork nem outra atualização da rede. “Apresentamos o QSB, um esquema de transação de Quantum Safe Bitcoin que não requer alterações ao protocolo do Bitcoin e mantém-se seguro mesmo na presença do algoritmo de Shor”, escreveu Levy.

A proposta substitui as assinaturas de curvas elípticas por criptografia baseada em hash e assinaturas de Lamport, um esquema de assinatura inicial considerado resistente a ataques de quântica. “Uma vez que as assinaturas de Lamport são seguras no pós-quântica e assinam um identificador criptograficamente forte da transação, não é possível modificar a transação sem produzir uma nova assinatura de Lamport — que o atacante não consegue forjar, mesmo com capacidades de computação quântica”, escreveu Levy.  No centro do desenho está um enigma criptográfico que deve ser resolvido antes de uma transação ser difundida. O artigo estima que encontrar uma solução válida exigiria cerca de 70 biliões de tentativas.

Ao contrário da mineração de Bitcoin, a computação acontece antes de a transação chegar à rede. Os utilizadores fazem o trabalho fora da cadeia (off-chain) e submetem uma transação que já inclui prova de que o enigma foi resolvido. Levy estima que o enigma poderia ser resolvido com hardware de consumo, como GPUs, a um custo de alguns centenas de dólares por transação. O esquema foi concebido para operar dentro das limitações de scripting do Bitcoin de 201 opcodes e 10.000 bytes. O artigo refere que estes limites são extremamente restritivos porque cada opcode conta para o total, mesmo que apareça num ramo de script não utilizado. Para caber dentro desses limites, o sistema combina assinaturas de Lamport com enigmas baseados em hash numa estrutura de transações em camadas. Também introduz “afixação (pinning) da transação”, que exige que qualquer pessoa que tente modificar a transação resolva novamente o enigma. Levy descreve o sistema como uma medida de “último recurso”, e não como uma correção escalável. O artigo diz que tanto o custo computacional fora da cadeia como o tamanho da transação na cadeia (on-chain) não escalariam para o débito-alvo do Bitcoin nem para as necessidades da maioria dos utilizadores. Criar transações é também mais complexo do que a utilização padrão do Bitcoin e pode ser considerado não convencional ao abrigo das políticas de relay atuais, o que significa que podem enfrentar problemas de propagação e talvez seja necessário submetê-las diretamente a pools de mineração em vez de as difundir através do mempool público. A proposta também implica trocas de segurança. Embora evite ataques baseados no algoritmo de Shor que ameaçam as assinaturas de curvas elípticas, o algoritmo de Grover ainda poderia proporcionar um aumento quadrático de velocidade para atacantes quânticos. “Na medida em que se acredita que a ameaça quântica é real, continua a ser necessário prosseguir o esforço em curso para investigar e implementar a melhor solução possível para o Bitcoin — uma que seja maximamente eficiente, fácil de usar e responda às necessidades do Bitcoin, através de alterações a nível de protocolo”, escreveu Levy.

O artigo de Levy junta-se a várias propostas que surgiram descrevendo como o Bitcoin poderia transitar para criptografia resistente a quântica, incluindo o BIP-360, que introduz um formato de endereço Pay-to-Merkle-Root concebido para suportar assinaturas quântico-seguras. Embora a ameaça quântica ao Bitcoin ainda seja teórica, empresas como a Google e a Cloudflare já se estão a preparar para ela, definindo um prazo de 2029 para transitar os seus sistemas para o pós-quântica.