Bitcoin vs Zcash : la compétition entre ordinateurs quantiques et confidentialité a commencé

[Journaliste de Blockmedia, Ham Ji-hyun] Bitcoin (BTC) et Zcash (ZEC) concrétisent des stratégies de survie différentes à l'approche de l'ère des ordinateurs quantiques. Bitcoin commence à envisager l'ajout d'un système de signature résistant aux quantiques tout en maintenant autant que possible sa structure existante, tandis que Zcash a déjà mis en œuvre des technologies de confidentialité robustes comme fonctionnalité clé et a inclus la transition vers un système post-quantique (PQ) dans sa feuille de route.

Récemment, Blockstream a présenté des plans concrets pour appliquer le système de signature résistant aux quantiques 'SHRINCS' à Bitcoin, ce qui déplace la réponse aux ordinateurs quantiques de la phase de recherche à celle de la conception de protocoles réels.

La résistance quantique est essentielle... Bitcoin utilise SHRINCS, Zcash utilise 'Tachyon'

Actuellement, Bitcoin et Zcash ont tous deux des limites en ce sens qu'ils ne possèdent pas encore une résistance quantique parfaite.

La signature ECDSA et Schnorr actuellement utilisées dans Bitcoin reposent sur la cryptographie à courbe elliptique (ECC). Si un ordinateur quantique suffisamment performant émerge et exécute l'algorithme de Shor, une attaque théorique permettant de calculer la clé privée à partir de la clé publique deviendrait possible. En particulier, les UTXO dont la clé publique est déjà exposée sur la blockchain pourraient devenir des cibles d'attaque directes.

Bien sûr, cela ne signifie pas que Bitcoin est vulnérable dès maintenant. Les ordinateurs quantiques connus actuellement n'ont pas atteint un niveau qui pourrait réellement compromettre la cryptographie à courbe elliptique de Bitcoin. Le problème est que le réseau décentralisé mondial de Bitcoin pourrait prendre des années pour passer à un nouveau système cryptographique.

Blockstream admet qu'il ne sait pas quand ou si les ordinateurs quantiques apparaîtront réellement, mais souligne qu'il faut se préparer avant que la menace ne se concrétise, car la transition du système cryptographique de Bitcoin prendra un temps considérable.

Blockstream Research développe SHRINCS comme solution.

SHRINCS est une méthode de signature résistante aux quantiques basée sur la sécurité des fonctions de hachage, et Blockstream se concentre sur la réduction de la taille par rapport aux signatures post-quantiques existantes, en tenant compte de l'environnement blockchain où l'espace de bloc est limité et où la taille de la signature se traduit directement par des coûts.

Selon la proposition, la taille de la signature de SHRINCS est d'au moins 548 octets, soit environ 9 fois la taille de la signature Schnorr de 64 octets largement utilisée dans Bitcoin. Néanmoins, elle est relativement plus petite que d'autres systèmes de signature résistants aux quantiques tels que SPHINCS+ approuvés par le NIST.

La différence de performance est également importante. La proposition estime qu'en appliquant SHRINCS, le débit de Bitcoin serait d'environ 3 TPS, ce qui ne diffère pas beaucoup du niveau actuel. En revanche, l'application de certains algorithmes résistants aux quantiques approuvés par le NIST pourrait faire chuter le débit à un niveau de 0,36 à 0,5 TPS.

SHRINCS ne reste pas une simple proposition théorique. Blockstream a déjà testé des transactions de signature post-quantique basées sur SHRINCS dans l'environnement réel de la sidechain Liquid de Bitcoin. Cependant, la preuve de sécurité n'est pas encore suffisante, nécessitant une analyse supplémentaire et un examen externe.

La communauté Bitcoin discute également d'un plan pour retirer progressivement les signatures ECDSA et Schnorr existantes, en supposant que des méthodes de sortie post-quantique seront introduites à l'avenir. Après une certaine période, il serait impossible d'envoyer de nouveaux Bitcoins à des adresses vulnérables aux attaques quantiques, et par la suite, les dépenses des pièces protégées par des signatures existantes seraient également limitées.

Le protocole de confidentialité clé de Zcash, Orchard, n'est pas non plus à l'abri des attaques quantiques, car il utilise les courbes elliptiques Pallas et Vesta. Cependant, Zcash travaille sur des projets de nouvelle génération pour faire face à la menace quantique.

Zcash conçoit un nouveau protocole de bouclier différent de l'Orchard existant à travers le projet 'Tachyon'. En particulier, il développe une méthode pour protéger la confidentialité à l'ère des ordinateurs quantiques tout en maintenant l'évolutivité, en combinant la recherche d'informations privées (PIR) et l'échange de clés post-quantiques.

C'est pourquoi Zcash a introduit le concept de 'quantum-recoverable'. Cela ne signifie pas que l'ensemble du système est immunisé contre les attaques quantiques, mais que lorsqu'une menace se concrétise, les utilisateurs auront un moyen de récupérer et de transférer leurs actifs vers un système cryptographique sécurisé.

En d'autres termes, Zcash aborde la menace quantique non seulement comme un problème de méthode de signature, mais comme un problème de transition vers un nouveau système cryptographique qui inclut également les portefeuilles et les protocoles de confidentialité, ce qui le place un pas en avant par rapport à Bitcoin.

Le point de départ de la confidentialité est fondamentalement différent... BTC est 'public', ZEC est 'caché'

Bien que les deux parties soient encore en transition en matière de résistance quantique, leurs points de départ en matière de confidentialité sont fondamentalement différents.

La blockchain de Bitcoin est fondamentalement publique. Bien que les adresses ne soient pas affichées sous des noms réels, tout le monde peut vérifier combien d'argent a été transféré d'une adresse à une autre. En particulier, lorsque les informations de vérification des clients (KYC) des échanges ou les adresses de portefeuille publiques sont liées aux données on-chain, il est possible de suivre les flux de fonds par analyse de la blockchain.

En conséquence, Bitcoin a également évolué dans le sens de renforcer ses fonctionnalités de confidentialité. Par exemple, le Taproot, activé en 2021, a été conçu pour réduire l'exposition de la structure des transactions en ne révélant que les conditions réellement utilisées au lieu de rendre publiques toutes les conditions de dépense complexes. De plus, avec la fonctionnalité de transmission P2P v2 basée sur BIP-324, la communication entre les nœuds est cryptée, rendant difficile pour les observateurs du réseau de déterminer l'emplacement de propagation initiale d'une transaction spécifique ou le contenu des communications entre nœuds. Des technologies distinctes comme Tor peuvent également être utilisées pour renforcer la confidentialité.

Cependant, cela reste une approche qui vise à maintenir le registre public de Bitcoin tout en minimisant l'exposition des métadonnées ou la possibilité de suivre les transactions, ce qui est fondamentalement différent de Zcash, qui intègre la confidentialité comme fonctionnalité de base.

Zcash a intrinsèquement intégré la confidentialité comme fonctionnalité clé depuis le début.

Le pool de boucliers Orchard, qui est actuellement central, utilise le 'zk-SNARK' basé sur Halo 2. Les utilisateurs peuvent prouver cryptographiquement que la transaction est valide selon les règles de consensus de Zcash sans divulguer d'informations sensibles sur la transaction. La mise à niveau NU5 de 2022 a introduit Orchard et Halo 2. Dans l'ancien système de preuve à connaissance nulle, il fallait faire confiance à ce que les informations secrètes générées lors de la création des paramètres cryptographiques initiaux aient été complètement éliminées, mais Halo 2 a mis en place une structure qui ne nécessite pas de 'configuration de confiance'. En d'autres termes, cela a changé la structure même du système de preuve à connaissance nulle qui nécessitait la génération de valeurs secrètes devant être éliminées.

Cela réduit les voies d'attaque théoriques qui pourraient mener à la contrefaçon de ZEC et permet également des mises à niveau du système cryptographique à l'avenir de manière plus flexible. Des adresses unifiées ont également été introduites pour faciliter l'utilisation du dernier pool de boucliers par les portefeuilles.

En fin de compte, si la stratégie de confidentialité de Bitcoin consiste à 'maintenir le registre public tout en minimisant l'exposition d'informations inutiles', Zcash adopte une approche qui consiste à 'cacher cryptographiquement les informations de transaction tout en prouvant uniquement leur validité'.

Cela rejoint également la logique selon laquelle Grayscale présente Zcash comme un concurrent potentiel de Bitcoin. Grayscale a noté que bien que Bitcoin représente environ 93 % de la capitalisation boursière dans le secteur des devises, Zcash, qui répond activement à la confidentialité financière et aux technologies cryptographiques de nouvelle génération dans un environnement où l'analyse de blockchain basée sur l'IA et les ordinateurs quantiques émergent, pourrait bénéficier d'un avantage de 'second mover'. Cela suggère qu'une fonctionnalité qui était relativement moins importante à la naissance de Bitcoin pourrait devenir un nouvel atout concurrent.

Galaxy Research a également évalué positivement la stratégie de confidentialité de Zcash. Lucas Ceylan, vice-président de Galaxy Research, a qualifié la réponse de l'équipe de développement de Zcash, qui a introduit une structure de récupération quantique et un pool Ironwood vérifié formellement environ deux mois après la découverte de vulnérabilités dans Orchard, d'"impressionnante" dans un rapport fin juillet. En particulier, Galaxy a analysé que "la confidentialité n'est plus une simple catégorie d'actifs numériques, mais une exigence essentielle de la couche de base" en raison de la difficulté pour les institutions d'exposer leurs stratégies de transaction et la taille de leurs actifs sur un registre public.

Zcash a un avantage en matière de confidentialité par rapport à Bitcoin, mais des 'charges réglementaires' existent

L'avantage technique de Zcash ne signifie pas nécessairement qu'il est plus compétitif que Bitcoin.

Les technologies de confidentialité augmentent la complexité et augmentent également la charge pour les régulateurs et les échanges. En particulier, en raison de leur nature rendant difficile le suivi des flux de fonds, les pièces de confidentialité ont constamment été en conflit avec les réglementations sur la lutte contre le blanchiment d'argent (AML).

Des risques techniques existent également. Les systèmes complexes de preuve à connaissance nulle peuvent présenter des vulnérabilités imprévues lors de leur mise en œuvre et nécessitent une vérification de sécurité continue. En d'autres termes, pour obtenir une forte confidentialité, il faut maintenir et vérifier un système cryptographique beaucoup plus complexe.

En revanche, Bitcoin a maintenu une structure cryptographique relativement simple et vérifiée ainsi qu'un registre transparent. La culture d'introduction prudente de nouvelles fonctionnalités est également un atout en termes de sécurité, mais cela peut ralentir la vitesse de transition lorsqu'il s'agit de remplacer un système cryptographique existant comme celui des ordinateurs quantiques.

Actuellement, en termes de niveau technologique, Zcash est en avance en matière de confidentialité, mais aucune des deux parties n'a encore atteint un stade de complétion en matière de résistance quantique. Bitcoin teste des technologies candidates comme SHRINCS dans des sidechains et cherche des moyens de transition vers le mainnet, tandis que Zcash se dirige vers l'inclusion de structures de récupération quantique et de technologies post-quantiques dans ses protocoles de confidentialité de nouvelle génération.

En fin de compte, la différence entre les deux blockchains réside dans la vitesse à laquelle elles peuvent effectuer un 'changement de système cryptographique' pour faire face à la menace de l'informatique quantique. Alors que Bitcoin doit aborder cela avec prudence pour maintenir l'effet de réseau accumulé pendant plus de 17 ans, Zcash peut adopter plus facilement les dernières technologies en tant que nouvel entrant.

Les experts soulignent que la vitesse de transition pourrait poser un problème plus important que la technologie cryptographique elle-même dans la réponse de Bitcoin aux menaces quantiques. Deutsche Digital Assets a déclaré le mois dernier que "le cœur de l'argument selon lequel Bitcoin est particulièrement vulnérable aux attaques d'informatique quantique réside dans la question de la vitesse de gouvernance de Bitcoin", ajoutant que "contrairement aux institutions financières centralisées, Bitcoin nécessite un large consensus réseau pour changer son système cryptographique".

Dan Boneh, professeur de cryptographie à Stanford, a également estimé que la transition de Bitcoin vers la résistance quantique entraînerait des coûts considérables. Dans une interview publiée en août, il a déclaré qu'en passant à une signature basée sur des hachages de la famille SHRINCS, "le coût de la signature augmenterait de 10 fois", et que la manière de résoudre le problème de la taille des blocs n'a pas encore été déterminée.

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