La computación cuántica ya no es un concepto teórico lejano; se está convirtiendo rápidamente en una realidad práctica. A medida que esta tecnología avanza, representa una amenaza significativa para los sistemas criptográficos actuales que son fundamentales para la tecnología blockchain.
No se puede subestimar la importancia de la seguridad de prueba cuántica en blockchain. La computación cuántica amenaza a los algoritmos clásicos como RSA y ECC que respaldan la comunicación segura. La implementación de algoritmos resistentes a los cuánticos garantiza la integridad y seguridad de los datos de blockchain para protegerlos contra ataques cuánticos y preservar la inmutabilidad, seguridad y confiabilidad de la tecnología.
Vitalik Buterin, cofundador de Ethereum, ha expresado su opinión sobre las amenazas potenciales que plantea la computación cuántica de la tecnología blockchain. Además, el director ejecutivo de Post-Quantum, Andersen Chen, ha dicho: “Dentro de tres años, hay una posibilidad entre siete de que las computadoras cuánticas rompan los sistemas de cifrado informáticos más utilizados; esta cifra llegará al 50% en 2031”.
En este artículo, profundizaremos en la importancia de la seguridad de prueba cuántica en el sector blockchain y discutiremos el estudio de caso del enfoque pionero de Quranium para la tecnología de contabilidad distribuida (DLT) resistente a lo cuántico.
Las amenazas de la computación cuántica a las cadenas de bloques
La amenaza cuántica a blockchain refuerza la necesidad de seguridad a prueba de cuántica
Las computadoras cuánticas son como computadoras superpoderosas que pueden resolver problemas demasiado complejos para las computadoras normales. Este poder proviene de bits cuánticos (o qubits) que pueden realizar muchos cálculos a la vez. Una gran preocupación es que estas computadoras algún día puedan romper muchos de los métodos de cifrado que mantienen nuestros datos seguros.
Por ejemplo, el algoritmo de firma digital de curva elíptica (ECDSA) es el algoritmo criptográfico más utilizado implementado por las cadenas de bloques en la actualidad. Tiene una grave debilidad ante un ataque cuántico porque fue diseñado para ser utilizado en computadoras precuánticas que podrían ser explotadas por actores hostiles que van desde manipuladores del mercado hasta estados anti-cripto.
Lea sobre las posibles amenazas de la computación cuántica a la seguridad de Bitcoin y las soluciones para mitigarlas en este extenso artículo de DroomDroom.
Las computadoras cuánticas aprovechan los principios de la mecánica cuántica, como la superposición y el entrelazamiento, para resolver problemas complejos exponencialmente más rápido que las computadoras clásicas. Sin duda, representa una amenaza para los sistemas criptográficos que aseguran las transacciones blockchain. ¿Tienes curiosidad por saber cómo?
Impacto en la criptografía de clave pública
Los algoritmos cuánticos como el algoritmo de Shor pueden romper los métodos criptográficos de clave pública ampliamente utilizados, lo que conduce a un posible acceso no autorizado y falsificación de transacciones, lo que muestra claramente la necesidad de una seguridad de prueba cuántica.
Impacto en la criptografía de clave simétrica
Si bien la criptografía de claves simétricas es más resistente, algoritmos como el de Grover pueden reducir la seguridad de estas claves y requieren claves más largas para mantener la seguridad.
Además, es importante conocer los riesgos que plantean las computadoras cuánticas para los protocolos de red, que pueden clasificarse en dos áreas principales: algoritmos de cifrado comprometidos y firmas digitales debilitadas.
En primer lugar, las computadoras cuánticas tienen la capacidad de comprometer los algoritmos de cifrado integrales de estos protocolos, poniendo literalmente en peligro la confidencialidad y la integridad de los datos. Los métodos de cifrado que dependen de la complejidad de los problemas matemáticos se vuelven vulnerables a algoritmos cuánticos como el algoritmo de Shor.
En segundo lugar, las computadoras cuánticas pueden socavar la autenticidad y el no repudio que brindan las firmas digitales, esenciales para verificar el origen y la integridad de los documentos y transacciones digitales.
Bitcoins cuánticos vulnerables a lo largo del tiempo
Además de esto, la computación cuántica amenaza el cifrado de criptominería que potencialmente puede permitir robos. Lea más aquí en este artículo.
Para abordar estas vulnerabilidades, los investigadores han estado explorando soluciones criptográficas poscuánticas (PQC) que sean resistentes a este tipo de ataques.
Desarrollos de la criptografía resistente a los cuánticos
Se están realizando importantes esfuerzos para desarrollar algoritmos criptográficos resistentes a los cuánticos. El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EE. UU. ha seleccionado varios algoritmos para estándares criptográficos poscuánticos.
Estandarización de la criptografía poscuántica del NIST
NIST ha elegido cuatro algoritmos como base para los estándares criptográficos poscuánticos, a saber;
CRISTALES-Kyber
CRISTALES-Dilitio
ESFINCAS+
HALCÓN
Pero tenga en cuenta que la transición a la criptografía resistente a los cuánticos implica desafíos técnicos, logísticos y educativos. Y en medio de los crecientes desafíos que plantea la computación cuántica, Quranium emerge como una plataforma visionaria que está estableciendo nuevos estándares en seguridad de prueba cuántica para el espacio blockchain. Exploremos el enfoque único de Quranium hacia la criptografía resistente a los cuánticos y su arquitectura innovadora.
Capacidades de seguridad a prueba de cuántica de Quranium: un estudio de caso
Quranium es una innovadora plataforma blockchain diseñada para abordar los desafíos actuales y futuros en DLT y específicamente se centra en mitigar los riesgos que plantea la computación cuántica a los métodos criptográficos tradicionales.
Hablemos de cómo exactamente Quranium enfrenta estos desafíos de frente.
Núcleo resistente a lo cuántico: SPHINCS+ y WOTS+
Quranium integra el algoritmo SPHINCS+, esquema de firma post-cuántica basado en hash aprobado por el NIST.
SPHINCS+ implementa firmas sin estado basadas en hash para PQC. Este diseño evita el criptoanálisis bien entendido de esquemas basados en celosía y código mediante el algoritmo de Shor, lo que garantiza la seguridad a largo plazo en la era cuántica. Además, su naturaleza sin estado elimina los gastos generales de gestión de claves y reduce el error humano. El esquema ofrece flexibilidad al ajustar el tamaño de la firma en función de las compensaciones deseadas entre seguridad y velocidad.
Quranium protege aún más su plataforma con WOTS+. Como su nombre lo indica, está diseñado para un solo uso por par de claves, de modo que cada clave de firma se utilice para firmar solo un documento o transacción.
¿Por qué es importante? Bueno, esto complica significativamente los posibles vectores de ataque y mejora la resistencia de la plataforma contra ataques cibernéticos sofisticados.
Arquitectura híbrida de doble capa
Quranium aborda el “trilema de la cadena de bloques” (los desafíos de lograr escalabilidad, seguridad y descentralización simultáneamente) con una arquitectura híbrida. Y así, al integrar la cadena de bloques tradicional con un sistema BlockDAG, Quranium proporciona una plataforma más escalable y eficiente con un alto nivel de seguridad y garantiza una seguridad de prueba cuántica.
Capa central (prueba de trabajo para seguridad)
Al proporcionar una base sólida para toda la red, la capa central de la arquitectura de Quranium es reconocida por su máxima seguridad y resistencia a los ataques, ya que garantiza la inmutabilidad y la integridad del libro mayor.
Capa de corteza (velocidad y escalabilidad con BlockDAG)
Si una blockchain es una línea recta de bloques, un BlockDAG es como una red. Cada bloque se puede conectar a varios bloques en lugar de solo uno; en última instancia, se procesan más transacciones en paralelo, lo que acelera el proceso de verificación. Es particularmente útil en un sistema como PoR donde muchos participantes pueden agregar información al mismo tiempo.
Prueba de respeto (PoR) por la colaboración y la equidad
Quranium emplea un mecanismo de consenso único llamado Prueba de respeto que prioriza la calidad y utilidad de las contribuciones sobre el poder computacional puro. Claramente, promueve un entorno de red colaborativo y equitativo donde se recompensa la participación honesta.
Al integrar PoR dentro de la estructura BlockDAG, Quranium logra dos objetivos cruciales.
En primer lugar, prioriza la seguridad de la red al desincentivar las actividades maliciosas, ya que no generarán ninguna recompensa.
En segundo lugar, democratiza el proceso de validación y creación de bloques, haciendo que la red sea más inclusiva.
Mecanismo de coherencia del “punto de verdad”
La arquitectura de Quranium crea periódicamente un bloque de "Punto de Verdad" dentro de la capa de la corteza cada media hora que actúa como punto de referencia para todos los bloques anteriores, de modo que los bloques posteriores se anclan a este punto en lugar de a toda la cadena de bloques.
Integración de la IO
Quranium está diseñado para integrar de forma segura dispositivos de Internet de las cosas (IoT) a su red y, mediante el uso de DLT resistente a los cuánticos, Quranium puede proporcionar un entorno seguro para estos dispositivos.
¿Por qué Quranium es la respuesta a la seguridad cuántica en Blockchain?
Quranium presenta una solución convincente para la seguridad de blockchain frente a posibles amenazas de la computación cuántica. Quizás su defensa principal resida en las capacidades PQC de SPHINCS+ y WOTS+. Más allá de la resistencia cuántica
La arquitectura de Quranium mitiga el riesgo de ataques de largo alcance (LRA) y reduce la viabilidad de problemas de "nada en juego" al hacer que sea computacionalmente costoso y no rentable soportar múltiples historias de blockchain.
Si bien el modelo PoR basado en reputación y contribuciones incentiva a los validadores a actuar honestamente y vincula su capacidad de ganar recompensas a su comportamiento, Quranium emplea un innovador mecanismo antisoborno donde los usuarios que apuestan monedas de Quranium para la participación en contratos inteligentes ven cómo la red aumenta de forma autónoma el fondo de apuestas. lo que hace que a los atacantes les resulte prohibitivamente caro acumular una participación de control.
Además, Quranium admite microtransacciones de alta velocidad e interacciones seguras de máquina a máquina.
Por último, al construirse desde cero teniendo en cuenta la seguridad de prueba cuántica, Quranium está mejor posicionado para adaptarse a futuros avances tecnológicos y amenazas a la seguridad.
La computación cuántica presenta oportunidades sin precedentes y desafíos formidables. A medida que la computación cuántica avanza hacia el "día Q", el imperativo de soluciones criptográficas de prueba cuántica se vuelve no negociable. Adoptar algoritmos resistentes a los cuánticos no es simplemente una medida defensiva sino una estrategia con visión de futuro para garantizar la seguridad y la integridad de las infraestructuras digitales.
Kapil Dhiman, cofundador y director ejecutivo de Quranium
Conclusión
Las computadoras cuánticas están llegando y cualquiera que esté interesado en proteger adecuadamente sus datos debe comenzar a mirar hacia el futuro ahora.
El espectro de la computación cuántica proyecta una larga sombra sobre el mundo de blockchain. Los métodos criptográficos actuales, la base de la seguridad de blockchain, son vulnerables a ser destruidos por estas poderosas máquinas, amenazando la base misma de confianza e inmutabilidad que promete blockchain.
Aquí es donde Quranium emerge como un rayo de esperanza, adoptando un enfoque múltiple para combatir la amenaza cuántica. A medida que la tecnología blockchain se adentra en territorios inexplorados, el compromiso de Quranium con la seguridad de prueba cuántica y la arquitectura innovadora lo posiciona a la vanguardia de la protección de la frontera blockchain.
