Proteção pós-quântica do bitcoin: QuFi testou a proteção do Bitcoin sem alterações na blockchain

A proteção pós-quântica do Bitcoin da QuFi Network demonstra como os ativos digitais podem ser preparados para riscos quânticos futuros sem reescrever redes de cálculo já operacionais. A empresa lançou uma plataforma de verificação pós-quântica e demonstrou seu funcionamento na Bitcoin Testnet4. O princípio geral dessa proteção é substituir ou complementar antecipadamente elementos criptográficos vulneráveis por esquemas mais robustos, sem interromper o funcionamento da rede e das carteiras.

Verificação fora da blockchain

A ideia principal da QuFi Network é não forçar a própria blockchain a realizar todo o trabalho criptográfico pesado. A plataforma separa a verificação da operação de sua execução final: nós independentes realizam a verificação criptográfica antecipadamente e, em seguida, transmitem à rede uma prova compacta.

Essa abordagem deve reduzir a carga sobre as redes básicas, caso elas tenham que migrar para a criptografia pós-quântica. Os esquemas pós-quânticos frequentemente exigem mais dados, cálculos e recursos do que os mecanismos habituais de criptografia de chave pública, portanto, a incorporação direta de novas assinaturas em cada blockchain pode aumentar as exigências de armazenamento, largura de banda e processamento de transações. Além da carga, a migração pode esbarrar na compatibilidade de carteiras, bolsas, pontes e nós: os usuários terão que atualizar suas ferramentas, transferir chaves com cuidado e evitar erros ao migrar para novos formatos.

A QuFi Network baseia-se em padrões preparados no âmbito da iniciativa do National Institute of Standards and Technology. O NIST atua como coordenador de padronização nesta área: reúne candidatos, os abre para análise criptográfica pública, compara a resistência e a praticidade, e então aprova os algoritmos escolhidos como padrões.

Se analisarmos os esquemas utilizados pela QuFi Network por suas funções, temos a seguinte imagem:

• ML-DSA-65 --- criptografia em rede; assinatura digital; padronização NIST.
• SLH-DSA --- assinaturas de hash; esquema adicional de assinatura digital; padronização NIST.
• ML-KEM-1024 --- criptografia em rede; troca segura de chaves; padronização NIST.
• Kyber --- referência para troca de chaves pós-quânticas na mesma área.

Entre as famílias conhecidas de algoritmos pós-quânticos, também são frequentemente mencionados Dilithium, Falcon e SPHINCS+. Dilithium e Falcon pertencem a assinaturas em rede: sua resistência é baseada em problemas que são considerados difíceis para ataques quânticos. O SPHINCS+ utiliza assinaturas de hash e não se baseia em redes, mas geralmente requer assinaturas mais pesadas e um ajuste cuidadoso.

Como a QuFi Network testou o sistema no Bitcoin

Para a demonstração, a equipe criou o uBTC --- uma prova de conceito que verifica a presença de BTC como garantia e gera provas criptográficas para a transferência subsequente de valor. O ciclo completo do uBTC inclui emissão, queima e resgate.

Tudo isso funciona na Bitcoin Testnet4. Ao resgatar, os fundos são finalmente enviados como uma transação Bitcoin comum, que pode ser verificada independentemente na rede. O protocolo da primeira criptomoeda, nesse caso, não foi alterado.

É aqui que passa a linha chave entre a abordagem da QuFi Network e as tentativas de incorporar diretamente um algoritmo pós-quântico na blockchain. Algumas assinaturas pós-quânticas são significativamente maiores que as tradicionais, o que pode aumentar as exigências de armazenamento, canais de comunicação e processamento de operações nos nós. Entre outras abordagens para proteger o Bitcoin, geralmente se considera a atualização das regras de assinatura a nível de protocolo, esquemas híbridos com criptografia clássica e pós-quântica, camadas adicionais de verificação e um gerenciamento mais cauteloso das chaves nas carteiras.

Porque a criptografia pós-quântica é um conjunto de algoritmos que devem permanecer resistentes mesmo contra ataques utilizando poderosos computadores quânticos. É importante porque parte dos esquemas clássicos de proteção é baseada em problemas matemáticos que algoritmos quânticos podem teoricamente resolver muito mais rapidamente do que computadores comuns.

Estamos falando de um cenário que na indústria é chamado de ameaça quântica. A computação quântica muda o modelo de riscos para a segurança cibernética: um computador suficientemente poderoso com qubits físicos e lógicos estáveis pode teoricamente atacar uma série de esquemas clássicos, incluindo RSA através da fatoração de números inteiros e criptografia em curvas elípticas através do logaritmo discreto. Nesse contexto, frequentemente se menciona o algoritmo de Shor, qubits, criptoanálise e logaritmos.

A ameaça prática para os esquemas antigos não se tornará real apenas com o aumento do número de qubits, mas quando qubits lógicos estáveis, correção de erros funcional, poder computacional acessível e implementação eficaz de algoritmos de ataque estiverem disponíveis. Portanto, os prazos são geralmente descritos como de longo prazo e dependentes do progresso em hardware, engenharia e criptoanálise, mas a preparação deve começar cedo: a substituição da criptografia em carteiras, protocolos e infraestrutura financeira leva tempo.

Para as criptomoedas, vários níveis de proteção são críticos:

• Assinaturas.
• Gestão de chaves.
• Autenticação.
• Privacidade.
• Proteção de carteiras de criptomoedas.
• Certificados de chave pública.
• Protocolos de comunicação.
• Protocolos criptográficos.
• Troca de chaves.
• Troca de chaves de Diffie-Hellman.

Uma vulnerabilidade em qualquer um desses níveis pode afetar carteiras, canais de comunicação e protocolos criptográficos. Um risco separado é conhecido como Harvest now, decrypt later: um invasor coleta dados criptografados antecipadamente para decifrá-los mais tarde, quando o equipamento apropriado estiver disponível. A proteção contra esse cenário é construída na transição para esquemas de criptografia pós-quântica ou híbridos, atualização regular de protocolos, redução do tempo de vida de dados sensíveis e rotação cuidadosa de chaves.

A transição para a criptografia pós-quântica deve começar cedo: os ativos digitais devem permanecer protegidos não apenas hoje, mas também quando os ataques quânticos se tornarem um risco prático.

Nesse contexto, a criptografia continua a ser uma tarefa de múltiplas camadas. Métodos simétricos como o Advanced Encryption Standard e algoritmos simétricos são considerados uma classe separada de proteção, enquanto funções hash criptográficas ajudam a construir provas e esquemas de verificação. Módulos de segurança de hardware e provas de zero conhecimento também podem ser aplicados na infraestrutura, mas a QuFi Network enfatiza uma camada separada de verificação pós-quântica para diferentes redes.

Ainda é um ambiente de teste, não uma proteção da rede principal

É cedo para falar sobre uma proteção pós-quântica completa para o Bitcoin: o teste foi realizado na testnet, não na rede principal. A QuFi Network planeja expandir a solução para redes EVM, Stellar e Solana.

Os usuários do Bitcoin não precisam mudar o protocolo ou transferir fundos para esquemas experimentais por conta própria. Passos práticos são mais simples: acompanhar as atualizações da carteira, armazenar com segurança as frases seed e chaves, não divulgar chaves públicas sem necessidade, evitar manter grandes quantias por longos períodos em endereços de onde já foram feitas transações, e se preparar para a migração quando soluções comprovadas estiverem disponíveis nas carteiras principais.

A empresa também lançou o programa Genesis Node para operadores que apoiarão a rede descentralizada de verificação. No futuro, a QuFi Network espera usar uma única camada de verificação para várias blockchains e sistemas financeiros.

Em agosto, a StarkWare já realizou na rede principal do Bitcoin a primeira transação resistente a ataques com computadores quânticos. Vários participantes do mercado e do ambiente tecnológico, incluindo Google, Ethereum Foundation e Coinbase, estão envolvidos em pesquisas mais amplas sobre este tema. Para outras redes, a preparação geralmente começa com testnets, verificação de novas assinaturas, esquemas híbridos e atualização de carteiras, pois a resistência a riscos quânticos está gradualmente se tornando parte da agenda de longo prazo para criptomoedas e infraestrutura de ativos digitais.

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