La computación cuántica, que alguna vez fue un concepto teórico, ahora está avanzando y remodelando rápidamente nuestra comprensión del procesamiento de datos.
A diferencia de las computadoras tradicionales que usan bits, las máquinas cuánticas aprovechan los qubits, que pueden existir en múltiples estados a la vez. Esto los hace significativamente más eficientes que los sistemas informáticos tradicionales a la hora de abordar problemas complejos.
Para el sector blockchain, el auge de la tecnología cuántica representa una amenaza significativa para los sistemas criptográficos que sustentan la seguridad de blockchain. Los métodos de cifrado actuales, como Rivest-Shamir-Adleman (RSA) y la criptografía de curva elíptica (ECC), se utilizan ampliamente en redes como Bitcoin y Ethereum.
Su principal fortaleza reside en su complejidad, que los sistemas tradicionales no pueden descifrar. Sin embargo, las máquinas cuánticas afirman ser capaces de romper estos sistemas, dejando potencialmente estas redes vulnerables a ataques que antes se consideraban improbables.
Dado que todo el sector compuesto por criptomonedas, tokens no fungibles (NFT) y aplicaciones descentralizadas (DApps) está en riesgo, se necesitan con urgencia medidas criptográficas resistentes a los cuánticos. A medida que avanzamos lentamente hacia la era poscuántica, el sector blockchain debe innovar y adaptarse.
Para iluminar estas cuestiones, Lisa Loud, directora ejecutiva de Secret Network Foundation y presidenta del grupo de trabajo de algoritmos cuánticos IEEE SA, habló recientemente con crypto.news, discutiendo las implicaciones de la computación cuántica para la seguridad de blockchain y cómo se están abordando estas amenazas.
¿Qué son los ataques de computación cuántica y por qué se consideran una amenaza para blockchain y las criptomonedas en general?
Los ataques de computación cuántica son algo así como los ataques de fuerza bruta actuales en el sentido de que su capacidad para probar diferentes combinaciones es mucho mayor que la de las computadoras clásicas. Si tienes una cerradura de combinación de tres dígitos, hay alrededor de mil combinaciones, y un ladrón paciente podría probarlas todas y desbloquear tu maleta o robarte tu bicicleta. Cuando tienes una contraseña en línea de 12 caracteres, las permutaciones aumentan a 7212 contraseñas posibles diferentes, que un ser humano no podría manejar, pero una computadora clásica podría probarlas todas en secuencia y eventualmente encontrar la combinación correcta. Si tiene una billetera con una clave privada cifrada, la cantidad de opciones posibles aumenta a 2256. Esto es demasiado para que la computación clásica lo administre, pero una computadora cuántica podría hacerlo.
Esto es una simplificación de la realidad, pero transmite el concepto de por qué un ataque informático cuántico es una amenaza para las cadenas de bloques y las criptomonedas. Muchas propuestas para abordar esta amenaza son en gran medida teóricas o dependen de la solución de crear nuevas cadenas de bloques con resistencia cuántica nativa, pero esto no es práctico cuando hay millones de dólares inmovilizados en las cadenas de bloques existentes. En cambio, algunos investigadores se están centrando en marcos de trabajo de extremo a extremo que se pueden aplicar a las cadenas de bloques existentes3. Otra amenaza menos obvia pero potencial es que las computadoras cuánticas podrían extraer bloques mucho más rápido que las computadoras clásicas, centralizando potencialmente el poder de minería.
¿Puede el sector blockchain abordar estos problemas antes de que la tecnología de computación cuántica esté completamente lista?
Estos son los problemas que vemos hoy, pero quién sabe qué surgirá una vez que la computación cuántica sea una realidad. Sabemos que la criptografía blockchain está evolucionando específicamente para contrarrestar estas amenazas, pero la pregunta más importante es: ¿en qué no hemos pensado? ¿Qué amenazas existen que no son obvias hoy pero que solo surgirán una vez que tengamos estas dos tecnologías en el mismo espacio? No sabemos la respuesta, pero podemos estar seguros de una cosa: habrá problemas nuevos e inesperados que resolver cuando las cadenas de bloques se encuentren con la computación cuántica.
En teoría, las computadoras cuánticas pueden romper los algoritmos criptográficos RSA y Elliptic Curve; ¿Cuán inminente es la amenaza a las plataformas blockchain actuales como Bitcoin y Ethereum?
El campo de la criptografía cuántica, aunque prometedor por su potencial para descifrar los cifrados existentes, está lejos de estar preparado para implementaciones prácticas. Al mismo tiempo, el cifrado en cadena continúa evolucionando y los criptógrafos actuales son conscientes de la amenaza cuántica que se avecina en el horizonte. Como resultado de este conjunto de condiciones, el desarrollo de nuevos métodos de cifrado en cadena considera necesarios métodos a prueba de cuántica. Hoy en día, no existe una amenaza inminente para Bitcoin o Ethereum simplemente porque el hardware cuántico sigue siendo en gran medida una construcción teórica.
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¿Cree que los estándares criptográficos pueden ayudar a proteger las redes blockchain contra amenazas cuánticas? ¿Pueden integrarse en sistemas existentes como Bitcoin y Ethereum?
Existen varios algoritmos de criptomonedas diseñados para manejar la resistencia cuántica, como SPHINCS+. Si bien presido un comité de estándares en IEEE para definir las mejores prácticas para escribir algoritmos cuánticos, hay otros grupos de trabajo en IEEE y muchas otras organizaciones de estándares que trabajan en las mejores prácticas para el desarrollo de software resistente a los cuánticos. Las cadenas de bloques podrán cambiar los algoritmos de cifrado antes que muchas otras áreas de la industria. En particular, a las cadenas que cuentan con una estructura de gobernanza les resultará más fácil hacer el cambio. Cadenas como Bitcoin o Ethereum pueden tardar más.
¿Cuáles son los desafíos que enfrentan las cadenas de bloques descentralizadas al migrar a la criptografía poscuántica? ¿Es el seudónimo inherente a las cadenas de bloques públicas un problema?
El seudónimo de los usuarios de blockchain no es tanto el problema aquí: es la distribución de nodos en cada blockchain, de los cuales Bitcoin es el más extremo. Es casi seguro que cualquier estrategia de mitigación para hacer que Bitcoin sea a prueba de cuántica requerirá un cambio en el formato de la dirección de la billetera. El mecanismo de consenso de prueba de trabajo de Bitcoin se ve menos amenazado de inmediato, pero su sistema de direcciones (basado en ECDSA – Algoritmo de firma digital de curva elíptica) es vulnerable y deberá cambiar. Históricamente, este ha sido un proceso complicado que generó caos y algunas pérdidas. Ethereum enfrenta desafíos similares con su estructura de direcciones y amplia distribución, pero tiene la ventaja de que es más fácilmente actualizable que Bitcoin debido a sus capacidades de contrato inteligente.
Entonces, sí, habrá desafíos al migrar cualquier cadena de bloques a la criptografía poscuántica, y cuanto más amplia sea la distribución de la cadena, más difícil será superar estos desafíos. Las billeteras que migran más lentamente podrían enfrentar mayores vulnerabilidades a los ataques cuánticos. Garantizar que los sistemas poscuánticos puedan interactuar con los sistemas heredados durante el período de transición requerirá el mantenimiento de sistemas duales durante un período prolongado, y la estructura clave más grande puede afectar el rendimiento de la cadena de bloques.
Entonces, ¿existen redes blockchain equipadas para la transición?
Algunas cadenas de bloques que se construyeron más recientemente tienen un camino más fácil hacia la mitigación. Por ejemplo, Cosmos está configurado de una manera que facilitaría una migración. Es posible que todas las cadenas creadas en el SDK de Cosmos quieran elegir un algoritmo común a prueba de cuántica para facilitar la integración de la billetera. Algunas cadenas están diseñadas específicamente para cifrar los datos que transportan en las transacciones, como Secret Network y Fhenix. Secret utiliza enclaves de hardware seguros (como el TEE de Intel SGX) para proteger los datos cifrados en cadena. Estos cifrados son resistentes a los ataques cuánticos, ya que es posible que los enclaves seguros cambien sus esquemas de cifrado en tiempo real con algunas implicaciones en el rendimiento. Fhenix utiliza matemáticas (o cifrado totalmente homomórfico) para proteger los datos en un esquema de cifrado complejo que es resistente a los cuánticos. La tecnología para FHE no está lista para ser utilizada hoy, pero su cronograma es mucho más corto que el de las computadoras cuánticas. Esto permite que el futuro de las cadenas de bloques se construya de forma nativa con resistencia cuántica incorporada, mucho antes de que la computación cuántica esté lista para atacar las cadenas de bloques.
¿Cuánto tiempo tiene el sector blockchain antes de que la amenaza de la computación cuántica se vuelva inevitable?
En los próximos 10 a 20 años, la [blockchain] La industria debe estar completamente preparada. Muchos expertos creen que en este plazo podrían surgir ordenadores cuánticos capaces de romper los sistemas criptográficos actuales. Más allá de eso, si no se abordan, las computadoras cuánticas probablemente podrán romper la mayoría de los sistemas criptográficos actuales utilizados en las cadenas de bloques. El día en que la computación cuántica amenace el cifrado de Bitcoin y Ethereum es un futuro incierto. En cuanto a cuándo estará lista una computadora con suficiente hardware y software para manejar problemas complejos, según el modelo del número de qubits desarrollados desde 2014 y la proyección de esa línea de tiempo hacia adelante1, las primeras estimaciones son 2035, y algunos dicen que mucho más tarde, hasta el año. 2050.
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