Concepto de actualización de Bitcoin post-cuántica de Coinbase

La migración en cinco fases para enfrentar la amenaza cuántica, ¿qué hacer con millones de bitcoins inactivos cuando las claves públicas de las direcciones antiguas han sido filtradas?

Escrito por: David Christopher, Bankless

Compilado por: Saoirse, Foresight News

El 21 de octubre, Brian Armstrong compartió públicamente las últimas ideas de Coinbase para resistir los ataques de computadoras cuánticas y fortalecer la seguridad de Bitcoin.

Los trabajos preparatorios comenzaron en enero de este año: Coinbase estableció un comité asesor cuántico independiente, cuyos miembros incluyen a Scott Aaronson, Dan Boneh, Justin Drake y otros investigadores en criptografía. En julio de este año, Coinbase se unió a BlackRock, Fidelity, Strategy y otras instituciones para formar la Alianza de Seguridad de Bitcoin, comprometiéndose a invertir 15 millones de dólares en investigación en el campo de la seguridad de Bitcoin durante los próximos tres años. Hoy, Coinbase ha expuesto completamente su conjunto de ideas para construir un Bitcoin resistente a la cuántica, que abarca nuevas direcciones, esquemas de firma y planes de migración de activos existentes.

Diseño de un esquema subyacente que permita actualizaciones iterativas

La idea central de Coinbase: desacoplar el contenedor de direcciones que almacena Bitcoin del mecanismo de firma que desbloquea los activos. El contenedor de direcciones se utiliza para almacenar Bitcoin, mientras que el mecanismo de firma es la forma de desbloquear los activos.

Actualmente, nadie puede predecir qué tipo de esquema de firma resistente a la cuántica tendrá la mayor seguridad y utilidad a largo plazo. Por lo tanto, Coinbase espera diseñar un tipo de dirección que pueda ser compatible con múltiples algoritmos de firma; al cambiar el esquema criptográfico en el futuro, no será necesario desarrollar todo el sistema de direcciones nuevamente.

Coinbase ha propuesto dos rutas tecnológicas alternativas: BIP-360 (P2MR), que introducirá nuevas direcciones de Bitcoin y reducirá el riesgo de exposición a ataques cuánticos; la otra opción es P2TRv2, que soporta firmas resistentes a la cuántica.

Ambas opciones pueden satisfacer la flexibilidad que busca Coinbase, pero por sí solas no constituyen una solución completa. Especialmente BIP-360, que aún necesita actualizaciones adicionales para soportar firmas resistentes a la cuántica.

Coinbase también ha propuesto un concepto de dirección híbrida: los usuarios pueden continuar utilizando la firma existente o usar una firma resistente a la cuántica para gastar los mismos fondos. Sin embargo, esta opción tiene desventajas: mientras el antiguo método de firma siga siendo utilizable, esos fondos seguirán estando amenazados por ataques cuánticos. La dirección híbrida solo puede ser un medio transitorio y no una solución a largo plazo.

Selección de algoritmos de firma compatibles
Después de establecer que el diseño de la dirección debe tener flexibilidad como principio central, la siguiente cuestión clave es: ¿qué algoritmo de firma resistente a la cuántica debería elegir Bitcoin?

Coinbase ha enumerado cuatro opciones candidatas:

• ML-DSA: basado en criptografía de reticulado, ya estandarizado, con un rendimiento equilibrado; su desventaja es que el tamaño de los datos de la firma es relativamente grande.
• SLH-DSA: también estandarizado, construido sobre funciones hash maduras; el tamaño de la firma es mayor que el de ML-DSA.
• FN-DSA (Falcon): el tamaño de la firma es más pequeño, pero la dificultad de implementación segura es alta y aún no ha sido estandarizado.
• SHRINCS: un esquema experimental diseñado específicamente para Bitcoin, con un tamaño de firma más pequeño, pero con requisitos muy estrictos para la gestión de claves.

Coinbase propone 4 algoritmos de firma resistentes a la cuántica para la evaluación de Bitcoin: ML-DSA y FN-DSA (Falcon) basados en reticulados, y SLH-DSA y SHRINCS basados en hash, cada uno con ventajas y desventajas en tamaño de firma, dificultad de implementación y si tienen estándares NIST.

La mayor contradicción en la selección de opciones proviene del tamaño de la firma. Las firmas resistentes a la cuántica tienen un tamaño de datos mucho mayor que las firmas actualmente utilizadas en Bitcoin, lo que ocupará más espacio en los bloques, potencialmente reduciendo el rendimiento de las transacciones en la red y aumentando las tarifas de transacción.

Por lo tanto, Coinbase sugiere evaluar diferentes opciones desde múltiples dimensiones, incluyendo seguridad, costo de uso, velocidad de procesamiento, compatibilidad con billeteras de hardware y el ciclo de migración de activos de Bitcoin de alto riesgo.

Otro factor a considerar es el modelo de gestión de claves.

Firma con estado: requiere que el usuario registre el uso de cada clave de firma. Si se restaura desde una copia de seguridad de una billetera antigua y se reutiliza accidentalmente una clave, un atacante podría falsificar la firma y robar los activos. Dado que existe un riesgo, ¿por qué considerarlo? La ventaja radica en la eficiencia. El tamaño de la firma con estado puede ser más pequeño, lo que podría mantener tarifas más bajas, pero el riesgo aumenta. Por lo tanto, Coinbase sugiere que Bitcoin también soporte firmas sin estado, que no requieren seguimiento del estado de uso de las claves.

Además, Coinbase espera que el esquema de firma pueda adaptarse a los proveedores de servicios de custodia institucional. Muchos negocios de custodia institucional utilizan una arquitectura de firma múltiple, donde las claves privadas se dividen y almacenan en múltiples servidores. Algunos esquemas de criptografía de reticulado son más adecuados para este tipo de arquitectura, y la compatibilidad también es un indicador importante de evaluación.

Por supuesto, Coinbase tiene consideraciones comerciales propias. Como una de las instituciones de custodia de Bitcoin más grandes, espera que el esquema de actualización sea compatible con su propia infraestructura de seguridad. Pero las instituciones que poseen grandes cantidades de Bitcoin también tienen necesidades que no deben ser ignoradas en todo el ecosistema de Bitcoin.

Avance por fases en la migración de activos

Además de seleccionar el esquema de firma, el objetivo de Coinbase es establecer una hoja de ruta clara para guiar la migración gradual de los activos de Bitcoin a direcciones resistentes a la cuántica.

El plan contempla cinco fases potenciales de implementación:

1. Fase de prueba temprana: permite a los usuarios transferir voluntariamente activos a direcciones resistentes a la cuántica.
2. Fase de direcciones híbridas: habilita direcciones híbridas, compatibles con firmas tradicionales y firmas resistentes a la cuántica, para lograr una transición gradual y fluida.
3. Fase de migración segura: explora técnicas para ocultar claves públicas durante las transferencias, reduciendo la exposición a ataques cuánticos.
4. Fase de implementación de nuevas reglas: limita gradualmente las transferencias a direcciones antiguas con vulnerabilidades de seguridad, prohibiendo finalmente el gasto de activos desde direcciones antiguas.
5. Fase final: establece reglas para la disposición de los activos restantes en direcciones antiguas, con opciones que incluyen establecer un plazo de migración, congelar activos, limitar montos de transacción o construir un mecanismo de recuperación de activos.

Las 5 fases propuestas por Coinbase para la migración de Bitcoin a direcciones resistentes a la cuántica: desde la actualización voluntaria de los usuarios, la transición a direcciones híbridas, ocultar claves públicas para reducir riesgos, hasta limitar gradualmente las direcciones antiguas y finalmente decidir sobre la disposición de los activos en las direcciones antiguas.

Coinbase no ha finalizado ninguna solución definitiva. El trabajo principal en esta etapa es evaluar la viabilidad de las diferentes opciones, incluyendo el rendimiento de compatibilidad de billeteras y nodos no actualizados, y a partir de ahí determinar la solución final.

Manejo separado de bitcoins inactivos y perdidos

El siguiente tema más controvertido es: ¿cómo manejar los bitcoins que han estado inactivos durante mucho tiempo?

Millones de bitcoins están almacenados en direcciones antiguas cuyas claves públicas ya han sido filtradas, incluyendo recompensas de bloques minados por Satoshi Nakamoto. Parte pertenece a tenedores a largo plazo, y otra parte puede haberse perdido permanentemente.

Estos activos son objetivos clave para ataques cuánticos. Si alguien desarrolla en secreto una computadora cuántica de alto rendimiento, podría robar estos bitcoins antes de que toda la industria se dé cuenta del riesgo.

Coinbase no aboga por congelar o recuperar forzosamente, ni sugiere ignorar el problema. Por el contrario, propone discutir por separado la controversia sobre los bitcoins inactivos y la actualización de firmas, evitando que las diferencias sobre los bitcoins inactivos retrasen el proceso de actualización de seguridad cuántica para todos los usuarios.

Si se va a construir un mecanismo de recuperación de activos, Coinbase establece dos condiciones estrictas:

• El mecanismo en sí debe tener características resistentes a la cuántica: un atacante no puede robar activos utilizando este mecanismo solo con la clave pública filtrada.
• Debe cubrir una variedad de escenarios extremos: debe haber planes de contingencia para situaciones como la pérdida de credenciales de recuperación por parte del titular, alta carga del sistema, o usuarios que pierden plazos.

En resumen, Coinbase considera esta propuesta como un material de referencia para discusión pública, y no como un plano final. Ninguna empresa o desarrollador puede decidir unilateralmente la dirección del desarrollo de Bitcoin, y alcanzar un consenso en todo el ecosistema es incluso más difícil que el desarrollo de la tecnología criptográfica en sí.

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