Falcon-1024, candidat pour la signature post-Bitcoin
La discussion sur la réponse de Bitcoin (BTC) aux ordinateurs quantiques dépasse le choix de l'algorithme de signature pour aborder des questions de conception d'infrastructure de portefeuille et de nœud. L'essentiel est que les coûts et les conditions de déploiement qui peuvent être réellement appliqués à la chaîne Bitcoin sont plus importants qu'une structure mathématique plus forte.
La société de développement d'infrastructure Bitcoin, Blockstream, a comparé le 26 dans un article de recherche les candidats à la signature post-Bitcoin, à savoir Dilithium, Falcon et Hawk. Blockstream a considéré la taille combinée de la clé publique et de la signature comme un coût clé, car chaque nœud complet doit télécharger et stocker ces octets chaque fois qu'ils sont utilisés.
Selon les chiffres présentés par Blockstream, Dilithium de classe 3 a une clé publique de 1952 octets et une signature de 3309 octets, soit un total de 5261 octets. Falcon-512 a un total de 1563 octets, tandis que Falcon-1024 en a 3073. Hawk avait l'avantage d'une signature de 555 octets, mais a été retiré de la liste des candidats à la normalisation.
Ces chiffres montrent la nature du fardeau par rapport à la structure de signature Bitcoin existante. La signature Schnorr actuellement utilisée a une clé publique de 32 octets et une signature de 64 octets, soit un total de 96 octets. L'intégration d'un nouveau système de signature dans Bitcoin affecterait non seulement la mise à jour du portefeuille, mais aussi la validation des nœuds, la capacité des blocs et la structure des frais.
Dilithium a été évalué comme un candidat dont l'implémentation est simple. Il utilise des opérations entières et ne nécessite pas d'échantillonnage gaussien flottant ou discret, ce qui réduit relativement le fardeau d'implémentation en temps constant. Cependant, son coût on-chain selon les critères de classe 3 a été signalé comme un point faible.
Dilithium est également considéré comme le candidat le plus proche de la dérivation de clé de type BIP-32. Cependant, Blockstream a précisé que les variantes publiées ne sont pas encore à un niveau de déploiement acceptable. Il reste des problèmes, comme le fait que les vérificateurs standard diffèrent ou qu'il n'y a pas de preuve de sécurité totalement non triviale, ou que la sécurité de toutes les clés est liée à une matrice commune.
Falcon a été classé comme un candidat supérieur en termes de taille et de vitesse de vérification. Le National Institute of Standards and Technology (NIST) a choisi Falcon comme cible de normalisation pour FN-DSA et progresse dans le développement sous FIPS 206. Blockstream a évalué que Falcon est le plus petit et le plus rapide des trois candidats.
Cependant, Falcon n'est pas exempt de fardeau de déploiement. Blockstream a expliqué que Falcon-1024 nécessite un échantillonneur utilisant environ 90 Ko de RAM. L'utilisation d'une émulation d'entiers déterministes ralentit la vitesse de signature d'environ 15 fois et la génération de clés d'environ 2 fois.
Hawk est resté un cas d'avertissement dans les comparaisons récentes. Anthropic a annoncé le 28 juillet qu'il avait découvert une faiblesse structurelle dans la conception de Hawk. Le NIST a ensuite déclaré que l'équipe de développement de Hawk avait retiré l'algorithme de l'examen de normalisation, expliquant que cette découverte n'affecte pas les normes déterministes comme ML-DSA.
La cryptographie post-quantique part du principe qu'un ordinateur quantique suffisamment puissant peut attaquer la cryptographie à clé publique existante. L'approbation des transactions Bitcoin nécessite une signature, et la blockchain est structurée de manière à ce que toutes les nœuds vérifient et conservent ces données. La taille de la signature et le coût de vérification agissent comme des contraintes plus directes que dans les systèmes informatiques classiques.
Le NIST a confirmé ML-DSA, SLH-DSA et ML-KEM comme normes de cryptographie post-quantique le 13 août 2024. La transition vers la cryptographie post-quantique a été considérée comme un défi de sécurité à long terme pour Bitcoin et Ethereum. Cependant, le simple fait qu'une norme soit établie ne détermine pas comment elle sera appliquée à Bitcoin.
Les discussions se poursuivent également sur la liste de diffusion des développeurs Bitcoin. Les 26 et 27, des propositions sur "le chemin post-quantique de BIP 324" et "le brouillon de la signature basée sur le hachage pour Bitcoin, SHRINCS" ont été publiées. Dans le fil de mise à jour BIP-360 de février 2025, Falcon est considéré comme le candidat prioritaire, mais la compatibilité avec BIP-32, le xpub en mode lecture seule et le traitement multi-signatures ont été identifiés comme des défis.
La structure du marché implique un large éventail d'intérêts. Les nœuds complets doivent conserver des données de signature plus volumineuses à long terme, et les fabricants de portefeuilles matériels doivent générer des signatures avec une RAM et des performances de calcul limitées. Les échanges et les entreprises de garde pourraient devoir modifier leurs procédures de gestion des clés et de multi-signatures.
Pour les investisseurs nationaux, cette discussion a une signification qui va au-delà d'un simple article technique. Les méthodes de stockage de Bitcoin, les frais de transaction et la compatibilité des portefeuilles sont des questions qui touchent directement les détenteurs à long terme et les utilisateurs de services de garde. Cependant, cette discussion ne concerne pas les prévisions de prix ou les matériaux de marché à court terme, mais plutôt l'examen de la conception de la sécurité des protocoles.
Blockstream a déclaré que si elle devait choisir un seul candidat parmi les signatures basées sur les réseaux, elle choisirait Falcon-1024. Cependant, elle a également déclaré que la solution à court terme reste la signature basée sur le hachage. La discussion sur la résistance quantique de Bitcoin est entrée dans une phase où les conditions de déploiement telles que les coûts de chaîne, la RAM des portefeuilles matériels, la dérivation de clés et les multi-signatures sont prioritaires sur les noms des candidats.
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