Menaces des ordinateurs quantiques sur Bitcoin
Fidelity Digital Assets met en garde contre le fait que les futurs ordinateurs quantiques pourraient dériver les clés privées de Bitcoin à partir de clés publiques exposées, menaçant ainsi la sécurité des fonds. Un système de signature basé sur des hachages a été proposé pour renforcer cette sécurité, bien que des signatures plus volumineuses puissent réduire le débit des transactions et compliquer la récupération des portefeuilles.
Analyse de la sécurité des clés privées
Selon l’analyse de Fidelity Digital Assets publiée le 1er septembre, les protections des clés privées de Bitcoin pourraient nécessiter un remplacement ou un complément à l’avenir. Bien que les ordinateurs quantiques pertinents sur le plan cryptographique, ou CRQCs, n’existent pas encore, des systèmes suffisamment puissants pourraient compromettre les hypothèses mathématiques qui sécurisent l’autorisation des transactions, mettant ainsi les fonds en danger.
« Minimiser la taille des clés pour préserver le débit des transactions de Bitcoin reste une préoccupation majeure, bien que l’impact puisse être moins prononcé compte tenu de l’état actuel d’une mempool presque vide. »
Fonctionnement des clés privées et signatures
Les clés privées permettent aux propriétaires de Bitcoin d’autoriser des transactions sans intermédiaire. Les portefeuilles utilisent une clé privée pour produire une signature numérique qui prouve le contrôle sans divulguer la clé secrète. Cette relation entre les clés privées, les clés publiques et les signatures de transaction constitue la base de la propriété et de la garde autonome de Bitcoin.
La plupart des transactions Bitcoin standard utilisent l’algorithme de signature numérique à courbe elliptique ou les signatures Schnorr. Ces dernières sont devenues disponibles grâce à Taproot, avec la proposition d’amélioration de Bitcoin 340 spécifiant les signatures Schnorr et BIP 341 établissant les règles de dépense de Taproot.
Risques liés aux ordinateurs quantiques
Un ordinateur quantique suffisamment puissant exécutant l’algorithme de Shor pourrait résoudre le problème du logarithme discret sur courbe elliptique et dériver des clés privées à partir des clés publiques correspondantes. La recherche a réduit certaines estimations des ressources nécessaires pour attaquer la cryptographie à courbe elliptique, mettant ainsi en lumière le débat sur la sûreté quantique de Bitcoin, bien que les systèmes quantiques existants restent bien en deçà de la capacité pertinente sur le plan cryptographique.
Solutions potentielles et défis
Les chercheurs évaluent des systèmes de signature résistants aux attaques quantiques qui reposent sur des fonctions de hachage plutôt que sur la cryptographie à courbe elliptique. La spécification préliminaire SHRINCS combine un chemin de signature compact et un état avec un repli sans état plus large. Son design actuel spécifie une clé publique de 48 octets, des signatures d’état allant de 548 à 4 619 octets, et une signature sans état de 5 777 octets.
La recherche de Fidelity Digital Assets a décrit comment une future mise à niveau de Bitcoin résistante aux attaques quantiques pourrait répondre à différentes exigences de sécurité :
« SHRINCS représente un chemin potentiel à suivre en tant que BIP récemment formalisé. Cependant, les contraintes techniques de Bitcoin et les inefficacités associées à des signatures résistantes aux attaques quantiques plus volumineuses suggèrent qu’une solution future pourrait ressembler à l’état actuel de Bitcoin. »
Conséquences de la mise en œuvre
Les signatures existantes de Bitcoin restent bien plus petites que les principales alternatives post-quantiques, créant un compromis direct entre la sécurité future et la capacité du réseau. Des signatures plus volumineuses consommeraient plus d’espace de bloc, augmenteraient les coûts de transaction pendant les périodes de congestion et limiteraient le nombre de transferts que les mineurs pourraient confirmer.
D’autres évaluations ont révélé que certains systèmes de signature sûrs contre les attaques quantiques pourraient considérablement augmenter les données de transaction. La mise en œuvre de SHRINCS ou d’un autre système résistant aux attaques quantiques nécessiterait de nouvelles règles de consensus, potentiellement par le biais d’un soft fork rétrocompatible.
En juillet, Fidelity a rejoint huit autres entreprises financières et crypto pour financer une initiative de sécurité Bitcoin de 15 millions de dollars, qui comprend la recherche sur la résistance quantique.
