Falcon-1024 uznany za kandydata na nowy algorytm podpisu Bitcoin

Dyskusje na temat odporności Bitcoina (BTC) na komputery kwantowe przenoszą się z wyboru algorytmu podpisu na kwestie projektowania infrastruktury portfeli i węzłów. Kluczowe jest, aby koszty i warunki wdrożenia były bardziej praktyczne niż silniejsza struktura matematyczna.

Firma zajmująca się rozwojem infrastruktury Bitcoin, Blockstream, porównała 26 czerwca w artykule badawczym kandydatów na nowy algorytm podpisu Bitcoin: Dilithium, Falcon i Hawk. Blockstream uznał rozmiar połączenia klucza publicznego i podpisu za kluczowy koszt, ponieważ każdy pełny węzeł musi pobierać i przechowywać te bajty za każdym razem, gdy są one używane.

Dilithium, który jest klasyfikowany jako algorytm trzeciego poziomu, ma 1952 bajty klucza publicznego i 3309 bajtów podpisu, co daje łącznie 5261 bajtów. Falcon-512 ma łącznie 1563 bajty, a Falcon-1024 3073 bajty. Hawk miał zaletę w postaci podpisu o rozmiarze 555 bajtów, ale obecnie został wycofany z listy kandydatów do standaryzacji.

Te liczby pokazują charakter obciążenia w porównaniu do istniejącej struktury podpisów Bitcoin. Obecnie używany podpis Schnorra ma 32 bajty klucza publicznego i 64 bajty podpisu, co daje łącznie 96 bajtów. Wprowadzenie nowego systemu podpisów do Bitcoina wpłynie nie tylko na aktualizację portfeli, ale także na weryfikację węzłów, pojemność bloków i strukturę opłat.

Dilithium oceniono jako kandydata o prostym wdrożeniu. Wykorzystuje operacje całkowite i nie wymaga próbkowania punktów pływających ani dyskretnych, co sprawia, że obciążenie czasowe jest stosunkowo niskie. Jednak jego słabością jest duży koszt on-chain w standardzie trzeciego poziomu.

Dilithium ma również zaletę, że jest najbliżej klucza pochodnego w stylu BIP-32. Jednak Blockstream zaznaczył, że opublikowane warianty nie są jeszcze na poziomie gotowym do wdrożenia. Wciąż pozostają problemy, takie jak różnice w standardowych weryfikatorach, brak pełnego dowodu odporności oraz bezpieczeństwo wszystkich kluczy związane z jedną wspólną macierzą.

Falcon został sklasyfikowany jako kandydat przewyższający pod względem rozmiaru i szybkości weryfikacji. Amerykański Narodowy Instytut Standardów i Technologii (NIST) wybrał Falcon jako cel standaryzacji FN-DSA i prowadzi prace nad FIPS 206. Blockstream ocenił, że Falcon jest najmniejszy i najszybszy w weryfikacji spośród trzech kandydatów.

Jednak Falcon również nie jest wolny od obciążeń związanych z wdrożeniem. Blockstream wyjaśnił, że Falcon-1024 wymaga próbników zużywających około 90 kB pamięci RAM. Użycie emulacji całkowitych liczb spowalnia szybkość podpisu o około 15 razy, a generacja kluczy o około 2 razy.

Hawk pozostał ostatnio jako przykład ostrzegawczy w porównaniach. Anthropic ogłosił 28 lipca, że odkrył strukturalne słabości w projekcie Hawka. NIST poinformował, że zespół zajmujący się rozwojem Hawka wycofał algorytm z przeglądu standaryzacyjnego, a to odkrycie nie wpłynie na takie standardy jak ML-DSA.

Kryptografia postkwantowa opiera się na założeniu, że wystarczająco duże komputery kwantowe mogą zaatakować istniejące kryptografie oparte na kluczach publicznych. W transakcjach Bitcoin podpisy są używane, a blockchain jest strukturą, w której wszystkie węzły weryfikują i przechowują te dane. W porównaniu do ogólnych systemów informatycznych, rozmiar podpisu i koszty weryfikacji mają bardziej bezpośredni wpływ na ograniczenia.

NIST potwierdził 13 sierpnia 2024 roku standardy kryptografii postkwantowej ML-DSA, SLH-DSA i ML-KEM. Przejście na kryptografię postkwantową było traktowane jako długoterminowe wyzwanie bezpieczeństwa dla Bitcoina i Ethereum. Jednak sama informacja o ustaleniu standardu nie oznacza, że sposób zastosowania Bitcoina zostanie określony.

Dyskusje w liście mailingowej deweloperów Bitcoina również trwają. W dniach 26-27 pojawiły się propozycje dotyczące 'ścieżki postkwantowej BIP 324' oraz 'szkicu podpisu opartego na haszach dla Bitcoina (SHRINCS)'. W wątku aktualizacji BIP-360 z lutego 2025 roku, Falcon był wskazywany jako główny kandydat, ale podkreślono również problemy związane z kompatybilnością BIP-32, xpub tylko do obserwacji oraz przetwarzaniem multi-sig.

Z uwagi na strukturę rynku, interesariusze są liczni. Pełne węzły muszą przechowywać większe dane podpisów na dłuższy czas, a producenci portfeli sprzętowych muszą generować podpisy w ramach ograniczonej pamięci RAM i wydajności obliczeniowej. Giełdy i firmy powiernicze mogą być zmuszone do zmiany procedur zarządzania kluczami i multi-sig.

Dla krajowych inwestorów ta dyskusja ma znaczenie wykraczające poza zwykłe prace techniczne. Sposoby przechowywania Bitcoina, opłaty transakcyjne i kompatybilność portfeli to kwestie, które bezpośrednio dotyczą długoterminowych posiadaczy i użytkowników usług powierniczych. Jednak ta dyskusja dotyczy nie prognoz cenowych ani krótkoterminowych materiałów rynkowych, lecz przeglądu projektowania bezpieczeństwa protokołu.

Blockstream zadeklarował, że jeśli miałby wybrać jeden algorytm podpisu oparty na siatce, wybrałby Falcon-1024. Jednak krótkoterminowe rozwiązanie nadal pozostaje algorytmem opartym na haszach. Dyskusje na temat odporności Bitcoina na komputery kwantowe przeszły do etapu, w którym najpierw rozważane są koszty łańcucha, pamięć RAM portfeli sprzętowych, pochodzenie kluczy i warunki wdrożenia, takie jak multi-sig.

Niniejsza treść ma charakter wyłącznie informacyjny i nie stanowi porady finansowej, inwestycyjnej, prawnej ani podatkowej. Wszelkie wydarzenia, nagrody, promocje online lub powiązane informacje, o których tu mowa, nie powinny być traktowane jako rekomendacja, zachęta ani zaproszenie do kupna, sprzedaży, wymiany lub innego rodzaju obrotu aktywami kryptograficznymi. Aktywa kryptograficzne charakteryzują się dużą zmiennością i mogą prowadzić do strat. Dostępność usług, produktów i powiązanych wydarzeń WEEX może się różnić w zależności od regionu. Użytkownik jest odpowiedzialny za upewnienie się, że jego udział jest zgodny z obowiązującymi lokalnymi przepisami i regulacjami.