La computación cuántica, que alguna vez fue un concepto teórico, ahora está avanzando rápidamente y transformando nuestra comprensión del procesamiento de datos.
A diferencia de las computadoras tradicionales que utilizan bits, las máquinas cuánticas aprovechan los cúbits, que pueden existir en múltiples estados a la vez. Esto las hace significativamente más eficientes que los sistemas informáticos tradicionales a la hora de abordar problemas complejos.
Para el sector de la cadena de bloques, el auge de la tecnología cuántica supone una amenaza importante para los sistemas criptográficos que sustentan la seguridad de la cadena de bloques. 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 descifrar estos sistemas, lo que podría dejar a estas redes vulnerables a ataques que antes se consideraban improbables.
En vista de que todo el sector que comprende las criptomonedas, los tokens no fungibles (NFT) y las aplicaciones descentralizadas (DApps) está en riesgo, se necesitan urgentemente medidas criptográficas resistentes a la tecnología cuántica. A medida que avanzamos lentamente hacia la era poscuántica, el sector de la cadena de bloques debe innovar y adaptarse.
Para arrojar luz sobre estos temas, Lisa Loud, directora ejecutiva de la Secret Network Foundation y presidenta del grupo de trabajo de algoritmos cuánticos del IEEE SA, habló recientemente con crypto.news y analizó las implicaciones de la computación cuántica para la seguridad de la cadena de bloques 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 la computación cuántica son algo así como los ataques de fuerza bruta actuales, en el sentido de que su capacidad para probar distintas combinaciones es mucho mayor que la de los ordenadores clásicos. Si tienes una cerradura con combinación de tres dígitos, hay alrededor de mil combinaciones, y un ladrón paciente podría probarlas todas y desbloquear tu maleta o robarte la bicicleta. Cuando tienes una contraseña online de 12 caracteres, las permutaciones aumentan a 7212 posibles contraseñas diferentes, que un ser humano no podría manejar, pero un ordenador clásico podría probarlas todas en secuencia y, finalmente, encontrar la combinación correcta. Si tienes una cartera con una clave privada cifrada, el número de posibles opciones aumenta a 2256. Esto es demasiado para que la computación clásica pueda manejarlo, pero un ordenador cuántico podría hacerlo.
Esta 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 atados a las cadenas de bloques existentes. En cambio, algunos investigadores se están centrando en marcos de extremo a extremo que se puedan aplicar a las cadenas de bloques existentes3. Otra amenaza menos obvia pero potencial es que las computadoras cuánticas podrían ser capaces de minar bloques mucho más rápido que las computadoras clásicas, lo que podría centralizar el poder de minería.
¿Podrá 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 de la cadena de bloques 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; ¿qué tan inminente es la amenaza para las plataformas blockchain actuales como Bitcoin y Ethereum?
El campo de la criptografía cuántica, si bien es prometedor en su potencial para descifrar los códigos existentes, está lejos de estar listo para su implementación práctica. Al mismo tiempo, el cifrado en cadena continúa evolucionando y los criptógrafos actuales son conscientes de la amenaza cuántica que se avecina. 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.
¿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 el IEEE para definir las mejores prácticas en la escritura de algoritmos cuánticos, hay otros grupos de trabajo en el IEEE y muchas otras organizaciones de estándares que trabajan en las mejores prácticas para el desarrollo de software resistente a la resistencia cuántica. Las cadenas de bloques podrán cambiar los algoritmos de cifrado antes que muchas otras áreas de la industria. En particular, las cadenas que tienen una estructura de gobernanza establecida tendrán más facilidad para realizar el cambio. Cadenas como Bitcoin o Ethereum pueden tardar más.
¿Cuáles son los desafíos que enfrentan las cadenas de bloques descentralizadas en la migración a la criptografía poscuántica? ¿El seudónimo inherente a las cadenas de bloques públicas es un problema?
El seudónimo de los usuarios de la cadena de bloques no es el problema en este caso, sino la distribución de los nodos en cada cadena de bloques, de los cuales Bitcoin es el más extremo. Cualquier estrategia de mitigación para hacer que Bitcoin sea a prueba de tecnología cuántica casi con certeza requerirá un cambio en el formato de la dirección de la billetera. El mecanismo de consenso de prueba de trabajo de Bitcoin está menos amenazado de inmediato, pero su sistema de direcciones (basado en ECDSA – Algoritmo de Firma Digital de Curva Elíptica) es vulnerable y necesitará cambiar. Este ha sido históricamente un proceso desordenado que creó caos y algunas pérdidas. Ethereum enfrenta desafíos similares con su estructura de direcciones y su amplia distribución, pero tiene la ventaja de que es más fácil de actualizar que Bitcoin debido a sus capacidades de contrato inteligente.
Así pues, sí, habrá desafíos a la hora de migrar cualquier cadena de bloques a la criptografía poscuántica, y cuanto más amplia sea la distribución de la cadena, más difícil será superarlos. Las billeteras que migren más lentamente podrían enfrentarse a 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 de claves más grande puede afectar al rendimiento de la cadena de bloques.
Entonces, ¿existen redes blockchain existentes 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 se prestaría a una migración más fácil. Es posible que todas las cadenas construidas sobre 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 llevan en las transacciones, como Secret Network y Fhenix. Secret utiliza enclaves de hardware seguros (como TEE de Intel SGX) para proteger los datos cifrados en la 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 de rendimiento. Fhenix utiliza matemáticas, o cifrado totalmente homomórfico, para proteger los datos en un esquema de cifrado complejo que es resistente a los ataques cuánticos. La tecnología para FHE no está lista para usarse hoy, pero su cronograma es mucho más corto que el cronograma para 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 le queda al sector blockchain antes de que la amenaza de la computación cuántica se vuelva inevitable?
En los próximos 10 a 20 años, [blockchain] La industria debería estar completamente preparada. Muchos expertos creen que en ese lapso podrían surgir ordenadores cuánticos capaces de descifrar los sistemas criptográficos actuales. Más allá de eso, si no se aborda el problema, es probable que los ordenadores cuánticos puedan descifrar la mayoría de los sistemas criptográficos actuales que se utilizan 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 el hardware y el software suficientes para manejar problemas complejos, según el modelo de la cantidad de cúbits desarrollados desde 2014 y la proyección de ese cronograma hacia adelante1, las primeras estimaciones son 2035, y algunos dicen que mucho más tarde, hasta el año 2050.
