Protección post-cuántica: IA encuentra una vulnerabilidad en uno de los candidatos a nuevas firmas digitales

La protección post-cuántica ha vuelto a estar en el centro de atención tras el anuncio de Anthropic: el modelo Claude Mythos Preview ha identificado una nueva variante de ataque al algoritmo de firma digital HAWK, que se considera entre las posibles herramientas para la futura criptografía post-cuántica.

Según la empresa, la investigación tomó alrededor de 60 horas y el costo de los cálculos fue de aproximadamente 100,000 dólares. El nuevo método reduce la complejidad de la búsqueda de claves para la versión menos protegida de HAWK de aproximadamente 2⁶⁴ a 2³⁸ operaciones.

Las opciones de claves más seguras siguen siendo resistentes. Pero esta elección tiene un punto débil: el algoritmo casi pierde su ventaja en eficiencia. En otras palabras, puede ser más seguro, pero ya no es tan conveniente, que es precisamente por lo que se estaba considerando.

¿Por qué esto no es una amenaza directa para Bitcoin y Ethereum? Este hallazgo no afecta directamente a Bitcoin y Ethereum. En estas redes se utiliza otro tipo de firma: la criptografía elíptica, y el experimento no estaba dirigido a ella. Su sistema criptográfico de clave pública está estructurado de manera diferente: la firma electrónica confirma el derecho del propietario a disponer de las monedas, y la dirección pública no revela la clave privada (la criptografía la considera como el secreto principal del usuario).

Sin embargo, la señal para el mercado sigue siendo importante: el desarrollo de la IA acelera la búsqueda no solo de nuevas soluciones de protección, sino también de ataques. Para la seguridad informática, esto significa que los esquemas de cifrado prometedores y cualquier nuevo cifrado tendrán que ser verificados más rápida y rigurosamente.

Cuanto más tiempo deba un sistema almacenar secretos, antes debe prepararse para la transición a algoritmos post-cuánticos: los datos interceptados hoy podrían intentar ser descifrados ya en computadoras más potentes mañana.

¿Qué es la protección post-cuántica en palabras simples? La protección post-cuántica es la transición a métodos criptográficos que deben resistir ataques no solo de computadoras convencionales, sino también de futuras computadoras cuánticas. Es importante para los datos que deben almacenarse durante años: operaciones financieras, sistemas gubernamentales, servicios en la nube, dispositivos IoT y comunicaciones seguras.

La protección criptográfica en general es necesaria para ocultar datos de terceros, evitar que sean modificados sin ser detectados y confirmar quién firmó un mensaje u operación. Estas son tres tareas básicas: confidencialidad, integridad y autenticación.

¿Qué tipos de algoritmos post-cuánticos existen? Un algoritmo post-cuántico es un esquema de cifrado o firma digital diseñado para ser resistente a ataques cuánticos. Estos enfoques incluyen algoritmos basados en retículas, códigos, polinomios, funciones hash y isogenias. HAWK pertenece a este grupo de candidatos, aunque actualmente no se utiliza en Bitcoin.

El cifrado cuántico es una idea separada: para proteger un canal se utilizan las propiedades de las partículas cuánticas, y no solo la complejidad del problema matemático. En la criptografía clásica, la seguridad generalmente se basa en que es prácticamente imposible encontrar la clave; en el enfoque cuántico, el mismo intento de interceptar la clave sin ser detectado debería dejar una huella.

¿De dónde proviene el riesgo cuántico? El principal peligro del que se habla en la industria cripto está relacionado con las futuras máquinas cuánticas. Si una computadora cuántica lo suficientemente potente se convierte en una realidad, teóricamente podría calcular claves privadas a partir de las públicas conocidas. Así surge el riesgo para muchos sistemas donde la criptosistema se basa en la complejidad de los cálculos inversos.

En la base de tales escenarios se encuentra la mecánica cuántica, y en criptografía a menudo se menciona el algoritmo de Shor: es peligroso para los esquemas cuya seguridad depende de la factorización o el logaritmo discreto. En tales problemas se basan RSA, DSA, ECDSA, DH y ElGamal, por lo que con la llegada de computadoras cuánticas suficientemente potentes, la comercio electrónico, las operaciones bancarias, las comunicaciones seguras y los servicios donde la firma o el intercambio de claves confirman la confianza podrían estar en peligro.

Bitcoin utiliza claves públicas para las transacciones. Una lógica similar se encuentra en otras criptomonedas y, en cierta medida, en aplicaciones bancarias. Por lo tanto, la criptografía postcuántica y la dirección de PQC se han convertido en un tema práctico para la infraestructura, en lugar de ser un tema científico abstracto.

Cómo prepararse para las amenazas cuánticas

La preparación comienza con un inventario: es necesario entender dónde se utilizan las firmas, el intercambio de claves y el almacenamiento a largo plazo de datos sensibles. Luego, es recomendable seguir los estándares de NIST e ISO, probar esquemas postcuánticos en sistemas piloto y establecer flexibilidad criptográfica para que los algoritmos puedan ser reemplazados sin una reestructuración completa de la infraestructura.

Prácticamente, esto significa actualizar bibliotecas, verificar la compatibilidad, planificar la migración de claves y direcciones, así como esquemas combinados durante el período de transición, donde la protección clásica funciona junto con la postcuántica.

Lo que se discute para Bitcoin

Las firmas existentes pueden resultar insuficientes cuando aparezcan potentes computadoras cuánticas. Por lo tanto, los científicos están desarrollando por adelantado nuevos esquemas diseñados para ataques cuánticos. HAWK es una de estas opciones de respaldo, pero actualmente no se utiliza en ninguna parte, y no se planea implementarlo en Bitcoin.

• BIP-360: plan para la transición a direcciones resistentes a cuánticos. Incluye varios algoritmos a elegir: si una opción resulta comprometida, la red podrá cambiar a otra.
• BIP-361: idea de congelar más de un tercio de todos los Bitcoin que están en direcciones antiguas y más vulnerables. Los autores creen que el tiempo se está agotando, ya que incluso los ataques clásicos, no cuánticos, se aceleran 20 veces debido al desarrollo de la IA.

Aunque la amenaza cuántica sigue siendo teórica, ya está cambiando el mercado. La industria está implementando mecanismos de protección y soluciones postcuánticas en proyectos criptográficos, y los actores clave están invirtiendo decenas de millones de dólares en ello. Algunas redes blockchain ya han pasado de las discusiones a la configuración práctica de nuevos algoritmos.

En este contexto, la atención a los estándares y la protección de claves solo está aumentando:

• NIST está desarrollando estándares de criptografía postcuántica y estableciendo directrices para la industria.
• IBM y otras empresas tecnológicas están invirtiendo en tecnologías cuánticas.
• La protección de claves se está convirtiendo en parte de la ciberseguridad a nivel estatal, incluida la lógica de la ciber-guerra.

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