Falcon-1024, considerado candidato a la firma sucesora de Bitcoin

La discusión sobre la respuesta de Bitcoin (BTC) a la computación cuántica está evolucionando más allá de la selección de algoritmos de firma, abordando problemas de diseño de infraestructura de billeteras y nodos. La clave radica en los costos y las condiciones de implementación que se pueden aplicar realmente a la cadena de Bitcoin, más que en una estructura matemática más fuerte.

La empresa de desarrollo de infraestructura de Bitcoin, Blockstream, comparó el 26 de octubre a Dilithium, Falcon y Hawk como candidatos a la firma sucesora de Bitcoin en un artículo de investigación. Blockstream consideró el tamaño combinado de la clave pública y la firma como un costo clave, ya que cada nodo completo debe descargar y almacenar esos bytes cada vez que se utilizan.

Según los datos presentados por Blockstream, Dilithium de grado 3 tiene una clave pública de 1952 bytes y una firma de 3309 bytes, sumando un total de 5261 bytes. Falcon-512 suma 1563 bytes, mientras que Falcon-1024 suma 3073 bytes. Hawk, aunque tiene la ventaja de una firma de 555 bytes, ha sido retirado como candidato a la estandarización en este momento.

Estas cifras muestran la carga en comparación con la estructura de firma de Bitcoin existente. La firma Schnorr actualmente utilizada tiene una clave pública de 32 bytes y una firma de 64 bytes, sumando un total de 96 bytes. La implementación de un nuevo sistema de firma en Bitcoin afectaría no solo a la actualización de billeteras, sino también a la validación de nodos, la capacidad de bloques y la estructura de tarifas.

Dilithium fue evaluado como un candidato de implementación simple. Utiliza operaciones enteras y no requiere muestreo gaussiano discreto o de punto flotante, lo que reduce relativamente la carga de implementación en tiempo constante. Sin embargo, se señaló que el costo en cadena de grado 3 es un punto débil.

Dilithium también tiene la ventaja de ser el candidato más cercano a la derivación de claves al estilo BIP-32. Sin embargo, Blockstream advirtió que las variantes publicadas aún no están en un nivel de distribución aceptable. Se explicó que hay problemas, como diferencias con los validadores estándar, la falta de una prueba de seguridad completamente inquebrantable y la seguridad de todas las claves atada a una matriz común.

Falcon fue clasificado como un candidato superior en términos de tamaño y velocidad de verificación. El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) eligió a Falcon como candidato a la estandarización de FN-DSA y está avanzando en su desarrollo bajo FIPS 206. Blockstream evaluó que Falcon es el más pequeño y rápido de verificación entre los tres candidatos.

Sin embargo, Falcon también presenta una carga de distribución considerable. Blockstream explicó que Falcon-1024 requiere un muestreador que utiliza aproximadamente 90 kB de RAM. Si se utiliza emulación de enteros deterministas, la velocidad de firma se ralentiza aproximadamente 15 veces y la generación de claves se ralentiza aproximadamente 2 veces.

Hawk quedó como un caso de advertencia en la comparación reciente. Anthropic anunció el 28 de julio que había descubierto una debilidad estructural en el diseño de Hawk. Posteriormente, el equipo de desarrollo de Hawk se retiró de la revisión de estandarización, y NIST explicó que este descubrimiento no afecta a estándares definitivos como ML-DSA.

La criptografía post-cuántica parte de la premisa de que una computadora cuántica lo suficientemente grande puede atacar la criptografía de clave pública existente. La aprobación de transacciones de Bitcoin incluye firmas, y la cadena de bloques es una estructura donde todos los nodos verifican y almacenan estos datos. En comparación con los sistemas de tecnología de información convencionales, el tamaño de la firma y el costo de verificación actúan como restricciones más directas.

NIST confirmó el 13 de agosto de 2024 los estándares de criptografía post-cuántica ML-DSA, SLH-DSA y ML-KEM. La transición a la criptografía post-cuántica ha sido tratada como un desafío de seguridad a largo plazo para Bitcoin y Ethereum. Sin embargo, el simple hecho de que se haya establecido un estándar no determina cómo se aplicará a Bitcoin.

Las discusiones continúan en la lista de correo de desarrolladores de Bitcoin. Entre el 26 y el 27 de octubre, se publicaron temas como "La ruta post-cuántica de BIP 324" y "Borrador de firmas basadas en hash para Bitcoin, SHRINCS". En el hilo de actualización de BIP-360 de febrero de 2025, aunque Falcon se considera el candidato preferido, se señalaron como desafíos la compatibilidad con BIP-32, la xpub de solo vigilancia y el manejo de múltiples firmas.

Dada la estructura del mercado, los interesados son amplios. Los nodos completos deben almacenar datos de firma más grandes a largo plazo, y los fabricantes de billeteras de hardware deben generar firmas dentro de limitaciones de RAM y rendimiento computacional. Los intercambios y los custodios pueden necesitar cambiar sus procedimientos de gestión de claves y múltiples firmas.

Para los inversores nacionales, esta discusión tiene un significado que va más allá de un simple artículo técnico. La forma de almacenar Bitcoin, las tarifas de transacción y la compatibilidad de billeteras son problemas que afectan directamente a los tenedores a largo plazo y a los usuarios de servicios de custodia. Sin embargo, esta discusión no se centra en las proyecciones de precios o en materiales del mercado a corto plazo, sino en la revisión del diseño de seguridad del protocolo.

Blockstream ha declarado que, si tuviera que elegir uno de los esquemas de firma basados en rejilla, elegiría Falcon-1024. Sin embargo, el enfoque conservador a corto plazo sigue siendo la firma basada en hash. La discusión sobre la resistencia cuántica de Bitcoin ha entrado en una etapa en la que se priorizan las condiciones de implementación, como los costos de la cadena, la RAM de las billeteras de hardware, la derivación de claves y las múltiples firmas, por encima de los nombres de los candidatos.

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