A computação quântica não é mais um conceito teórico distante; está rapidamente se tornando uma realidade prática. À medida que esta tecnologia avança, representa uma ameaça significativa aos sistemas criptográficos atuais que são fundamentais para a tecnologia blockchain.
A importância da segurança da prova quântica no blockchain não pode ser exagerada. A computação quântica ameaça algoritmos clássicos como RSA e ECC, que suportam comunicação segura. A implementação de algoritmos resistentes a quantum garante a integridade e segurança dos dados do blockchain para proteger contra ataques quânticos e preservar a imutabilidade, segurança e confiabilidade da tecnologia.
Vitalik Buterin, cofundador da Ethereum, tem falado abertamente sobre as ameaças potenciais representadas pela computação quântica da tecnologia blockchain. Além disso, o CEO da Post-Quantum, Andersen Chen, disse: “Dentro de três anos, há uma chance em sete de que os computadores quânticos quebrem os sistemas de criptografia de computador mais usados; esse número chega a 50% em 2031.”
Neste artigo, mergulharemos na importância da segurança da prova quântica no setor de blockchain e discutiremos o estudo de caso da abordagem pioneira do Quranium para a tecnologia de registro distribuído (DLT) resistente a quântica.
As ameaças da computação quântica aos blockchains
Ameaça quântica ao blockchain reforçando a necessidade de segurança à prova quântica
Os computadores quânticos são como computadores superpoderosos que podem resolver problemas complexos demais para computadores normais. Esse poder vem de bits quânticos (ou qubits) que podem realizar muitos cálculos ao mesmo tempo. Uma grande preocupação é que esses computadores possam um dia quebrar muitos dos métodos de criptografia que mantêm nossos dados seguros.
Por exemplo, o Algoritmo de Assinatura Digital de Curva Elíptica (ECDSA) é o algoritmo criptográfico mais amplamente utilizado implementado por blockchains atualmente. Ele tem uma fraqueza severa em relação a um ataque quântico porque foi projetado para ser usado em computadores pré-quânticos que poderiam ser explorados por atores hostis, desde manipuladores de mercado até estados que são anti-criptografados.
Leia sobre as ameaças potenciais da computação quântica à segurança do Bitcoin e soluções para mitigá-las neste extenso artigo do DroomDroom.
Os computadores quânticos aproveitam os princípios da mecânica quântica, como superposição e emaranhamento, para resolver problemas complexos exponencialmente mais rápido do que os computadores clássicos. Sem dúvida, representa uma ameaça aos sistemas criptográficos que protegem as transações blockchain. Curioso para saber como?
Impacto na criptografia de chave pública
Algoritmos quânticos como o algoritmo de Shor podem quebrar métodos criptográficos de chave pública amplamente utilizados, levando a um potencial acesso não autorizado e à falsificação de transações – mostrando claramente a necessidade de segurança à prova quântica.
Impacto na criptografia de chave simétrica
Embora a criptografia de chave simétrica seja mais resistente, algoritmos como o de Grover podem reduzir a segurança dessas chaves e necessitam de chaves mais longas para manter a segurança.
Além disso, é importante conhecer os riscos representados pelos computadores quânticos para os protocolos de rede – que podem ser categorizados em duas áreas principais – Algoritmos de criptografia comprometidos e Assinaturas digitais prejudicadas.
Em primeiro lugar, os computadores quânticos têm a capacidade de comprometer os algoritmos de criptografia integrantes desses protocolos, colocando literalmente em risco a confidencialidade e a integridade dos dados. Os métodos de criptografia que dependem da complexidade de problemas matemáticos tornam-se vulneráveis a algoritmos quânticos como o algoritmo de Shor.
Em segundo lugar, os computadores quânticos podem minar a autenticidade e o não repúdio proporcionados pelas assinaturas digitais – essenciais para verificar a origem e a integridade dos documentos e transações digitais.
Bitcoins quânticos vulneráveis ao longo do tempo
Além disso, a computação quântica ameaça a criptografia de mineração criptográfica que pode potencialmente permitir roubos. Leia mais aqui neste artigo.
Para resolver essas vulnerabilidades, os pesquisadores têm explorado soluções criptográficas pós-quânticas (PQC) que sejam resistentes a tais ataques.
Desenvolvimentos da criptografia resistente a quântica
Esforços significativos estão em andamento para desenvolver algoritmos criptográficos resistentes a quantum. O Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA (NIST) selecionou vários algoritmos para padrões criptográficos pós-quânticos.
Padronização de criptografia pós-quântica do NIST
O NIST escolheu quatro algoritmos como base para os padrões criptográficos pós-quânticos, viz;
CRISTAIS-Kyber
CRISTAIS-Dilítio
ESFÍNCAS+
FALCÃO
Mas lembre-se, a transição para a criptografia resistente a quantum envolve desafios técnicos, logísticos e educacionais. E em meio aos desafios crescentes colocados pela computação quântica, o Quranium surge como uma plataforma visionária que está estabelecendo novos padrões de segurança à prova quântica para o espaço blockchain. Vamos explorar a abordagem única do Quranium à criptografia resistente a quantum e sua arquitetura inovadora.
Capacidades de segurança à prova quântica do Quranium: um estudo de caso
Quranium é uma plataforma blockchain inovadora projetada para enfrentar os desafios atuais e futuros em DLT e se concentra especificamente na mitigação dos riscos apresentados pela computação quântica aos métodos criptográficos tradicionais.
Vamos falar sobre como exatamente o Quranium enfrenta esses desafios de frente:
Núcleo resistente a quantum: SPHINCS+ e WOTS+
O Quranium integra o esquema de assinatura pós-quântica baseado em hash aprovado pelo NIST – algoritmo SPHINCS+.
SPHINCS+ implementa assinaturas sem estado baseadas em hash para PQC. Este projeto evita a criptoanálise bem compreendida de esquemas baseados em rede e em código pelo algoritmo de Shor, garantindo segurança de longo prazo na era quântica. Além disso, sua natureza sem estado elimina a sobrecarga de gerenciamento de chaves e reduz erros humanos. O esquema oferece flexibilidade ajustando o tamanho da assinatura com base nas compensações desejadas entre segurança e velocidade.
Quranium protege ainda mais sua plataforma com WOTS+. Como o próprio nome indica, ele foi projetado para uso único por par de chaves, de modo que cada chave de assinatura seja usada para assinar apenas um documento ou transação.
Por que isso é importante? Bem, isso complica significativamente os potenciais vetores de ataque e aumenta a resiliência da plataforma contra ataques cibernéticos sofisticados.
Arquitetura Híbrida de Camada Dupla
O Quranium aborda o “trilema blockchain” – os desafios de alcançar escalabilidade, segurança e descentralização simultaneamente – com uma arquitetura híbrida. E assim, ao integrar o blockchain tradicional com um sistema BlockDAG, o Quranium fornece uma plataforma mais escalável e eficiente com segurança de alto nível e garante segurança à prova quântica.
Camada principal (prova de trabalho para segurança)
Fornecendo uma base sólida para toda a rede, a camada central da arquitetura do Quranium é conhecida por sua segurança suprema e resistência a ataques, pois garante a imutabilidade e integridade do livro-razão.
Camada Crust (velocidade e escalabilidade com BlockDAG)
Se um blockchain é uma linha reta de blocos, um BlockDAG é como uma teia. Cada bloco pode ser conectado a vários blocos em vez de apenas um – em última análise, mais transações são processadas em paralelo, acelerando o processo de verificação. É particularmente útil em um sistema como o PoR, onde muitos participantes podem adicionar informações ao mesmo tempo.
Prova de Respeito (PoR) para Colaboração e Justiça
O Quranium emprega um mecanismo de consenso exclusivo chamado Prova de Respeito, que prioriza a qualidade e a utilidade das contribuições em detrimento do poder computacional bruto. Claramente, promove um ambiente de rede colaborativo e equitativo onde a participação honesta é recompensada.
Ao integrar o PoR na estrutura BlockDAG, o Quranium atinge dois objetivos cruciais.
Primeiro, prioriza a segurança da rede, desincentivando atividades maliciosas, pois elas não renderão nenhuma recompensa.
Em segundo lugar, democratiza o processo de validação e criação de blocos, tornando a rede mais inclusiva.
Mecanismo de “ponto de verdade” para consistência
A arquitetura do Quranium cria periodicamente um bloco “Ponto de Verdade” dentro da camada da crosta a cada meia hora, que atua como um ponto de referência para todos os blocos anteriores, de modo que os blocos subsequentes ancorem neste ponto, em vez de toda a cadeia de blocos.
Integração de IoT
O Quranium foi projetado para integrar com segurança dispositivos da Internet das Coisas (IoT) à sua rede e, ao usar DLT resistente a quantum, o Quranium pode fornecer um ambiente seguro para esses dispositivos.
Por que o Quranium é a resposta para a segurança à prova quântica em Blockchain?
O Quranium apresenta uma solução atraente para segurança de blockchain diante de ameaças potenciais da computação quântica. Talvez a sua principal defesa resida nas capacidades PQC do SPHINCS+ e WOTS+. Além da resistência quântica –
A arquitetura do Quranium mitiga o risco de ataques de longo alcance (LRAs) e reduz a viabilidade de problemas de “nada em jogo”, tornando computacionalmente caro e não lucrativo o suporte a vários históricos de blockchain.
Embora o modelo PoR baseado em reputação e contribuição incentive os validadores a agir honestamente e vincule sua capacidade de ganhar recompensas ao seu comportamento, o Quranium emprega um mecanismo antissuborno inovador onde os usuários que apostam moedas do Quranium para envolvimento em contratos inteligentes veem a rede aumentar autonomamente o pool de participação o que torna proibitivamente caro para os invasores acumularem o controle acionário.
Além disso, o Quranium oferece suporte a microtransações de alta velocidade e interações seguras entre máquinas.
Por último, ao ser construído desde o início tendo em mente a segurança à prova quântica, o Quranium está melhor posicionado para se adaptar aos futuros avanços tecnológicos e ameaças à segurança.
A computação quântica apresenta oportunidades sem precedentes e desafios formidáveis. À medida que a computação quântica avança em direção ao “dia Q”, o imperativo de soluções criptográficas de prova quântica torna-se inegociável. A adoção de algoritmos resistentes a quantum não é apenas uma medida defensiva, mas uma estratégia voltada para o futuro para garantir a segurança e a integridade das infraestruturas digitais.
Kapil Dhiman, cofundador e CEO, Quranium
Conclusão
Os computadores quânticos estão chegando e qualquer pessoa interessada em proteger adequadamente seus dados deve começar a olhar para o futuro agora.
O espectro da computação quântica lança uma longa sombra sobre o mundo do blockchain. Os métodos criptográficos atuais, a base da segurança da blockchain, são vulneráveis a serem destruídos por essas máquinas poderosas, ameaçando a própria base de confiança e imutabilidade que a blockchain promete.
É aqui que o Quranium surge como um farol de esperança, adotando uma abordagem multifacetada para combater a ameaça quântica. À medida que a tecnologia blockchain se aventura em território desconhecido, o compromisso da Quranium com a segurança à prova quântica e a arquitetura inovadora a posiciona na vanguarda da segurança da fronteira blockchain.