Concepto de actualización de Bitcoin post-cuántica de Coinbase

La migración en cinco fases para enfrentar la amenaza cuántica, ¿qué hacer con millones de bitcoins inactivos tras la filtración de claves públicas de direcciones antiguas?

Escrito por: David Christopher, Bankless

Compilado por: Saoirse, Foresight News

El 21 de octubre, Brian Armstrong compartió las últimas ideas de Coinbase para resistir los ataques de computadoras cuánticas y fortalecer la seguridad de Bitcoin.

Los trabajos preparatorios comenzaron en enero de este año: Coinbase estableció un comité asesor cuántico independiente, cuyos miembros incluyen a Scott Aaronson, Dan Boneh, Justin Drake y otros investigadores en criptografía. En julio de este año, Coinbase se unió a BlackRock, Fidelity, Strategy y otras instituciones para formar la Alianza de Seguridad de Bitcoin, comprometiéndose a invertir 15 millones de dólares en los próximos tres años para la investigación en el campo de la seguridad de Bitcoin. Hoy en día, Coinbase ha expuesto completamente su conjunto de ideas para construir un Bitcoin resistente a la cuántica, que abarca nuevas direcciones, esquemas de firma y planes de migración de activos existentes.

Diseño de un esquema de base que se pueda actualizar de manera iterativa

La idea central de Coinbase: desacoplar el contenedor de direcciones que almacena Bitcoin del mecanismo de firma que desbloquea los activos. El contenedor de direcciones se utiliza para almacenar Bitcoin, mientras que el mecanismo de firma es la forma de desbloquear los activos.

Actualmente, nadie puede prever cuál de los esquemas de firma resistentes a la cuántica tendrá la mayor seguridad y utilidad a largo plazo. Por lo tanto, Coinbase espera diseñar un tipo de dirección que sea compatible con múltiples algoritmos de firma; al cambiar el esquema criptográfico en el futuro, no será necesario desarrollar todo el sistema de direcciones nuevamente.

Coinbase ha propuesto dos rutas tecnológicas alternativas: BIP-360 (P2MR), que introducirá nuevas direcciones de Bitcoin y reducirá el riesgo de exposición a ataques cuánticos; la otra opción es P2TRv2, que soporta firmas resistentes a la cuántica.

Ambas opciones pueden satisfacer la flexibilidad que busca Coinbase, pero por sí solas no constituyen una solución completa. Especialmente BIP-360, que aún necesita actualizaciones adicionales para soportar firmas resistentes a la cuántica.

Coinbase también ha propuesto un concepto de direcciones híbridas: los usuarios pueden seguir utilizando firmas existentes o usar firmas resistentes a la cuántica para gastar los mismos fondos. Sin embargo, esta opción tiene desventajas: mientras el antiguo método de firma siga siendo utilizable, esos fondos seguirán enfrentando la amenaza de ataques cuánticos. Las direcciones híbridas solo pueden ser un medio transitorio, no una solución a largo plazo.

Selección de algoritmos de firma compatibles
Después de establecer que el diseño de la dirección debe tener flexibilidad como principio central, la siguiente pregunta clave es: ¿qué algoritmo de firma resistente a la cuántica debería elegir Bitcoin?

Coinbase ha enumerado cuatro propuestas de candidatos:

• ML-DSA: basado en criptografía de reticulados, ya estandarizado, con un rendimiento equilibrado; su desventaja es que el tamaño de los datos de firma es relativamente grande.
• SLH-DSA: también estandarizado, construido sobre funciones hash maduras; el tamaño de la firma es mayor que el de ML-DSA.
• FN-DSA (Falcon): el tamaño de la firma es más pequeño, pero la dificultad de implementación segura es alta y aún no ha sido estandarizado.
• SHRINCS: un esquema experimental diseñado específicamente para Bitcoin, con un tamaño de firma más pequeño, pero con requisitos de gestión de claves muy estrictos.

Coinbase propone cuatro algoritmos de firma resistentes a la cuántica para la evaluación de Bitcoin: ML-DSA y FN-DSA (Falcon) basados en reticulados, y SLH-DSA y SHRINCS basados en hash, cada uno con ventajas y desventajas en tamaño de firma, dificultad de implementación y si tienen estándares NIST.

El mayor conflicto en la elección de la opción proviene del tamaño de la firma. Las firmas resistentes a la cuántica son mucho más grandes que las firmas actualmente utilizadas en Bitcoin, ocuparán más espacio en los bloques, lo que podría reducir el rendimiento de las transacciones en la red y aumentar las tarifas de transacción.

Por lo tanto, Coinbase sugiere evaluar diferentes opciones desde múltiples dimensiones, incluyendo seguridad, costo de uso, velocidad de procesamiento, compatibilidad con billeteras de hardware y el ciclo de migración de activos de Bitcoin de alto riesgo.

Otro factor a considerar es el modelo de gestión de claves.

Firma con estado: requiere que los usuarios registren el uso de cada clave de firma. Si se restaura desde una copia de seguridad de una billetera antigua y se reutiliza accidentalmente una clave, un atacante podría falsificar la firma y robar los activos. Dado que existe un riesgo, ¿por qué considerarlo? La ventaja radica en la eficiencia. El tamaño de la firma con estado puede ser más pequeño, lo que podría mantener tarifas bajas, pero el riesgo aumenta. Por lo tanto, Coinbase sugiere que Bitcoin también soporte firmas sin estado, que no requieren seguimiento del estado de uso de las claves.

Además, Coinbase espera que el esquema de firma pueda adaptarse a los proveedores de servicios de custodia institucional. Muchos negocios de custodia institucional utilizan una arquitectura de firma múltiple, donde las claves privadas se dividen y almacenan en múltiples servidores. Algunos esquemas de criptografía de reticulados son más adecuados para este tipo de arquitectura, y la compatibilidad también es un criterio de evaluación importante.

Por supuesto, Coinbase tiene consideraciones comerciales propias. Como uno de los mayores custodios de Bitcoin, espera que el esquema de actualización sea compatible con su propia infraestructura de seguridad. Sin embargo, las instituciones que poseen grandes cantidades de Bitcoin tienen necesidades que no pueden ser ignoradas en todo el ecosistema de Bitcoin.

Avance por etapas en la migración de activos

Además de seleccionar el esquema de firma, el objetivo de Coinbase es establecer una hoja de ruta clara para guiar la migración gradual de activos de Bitcoin a direcciones resistentes a la cuántica.

El plan contempla cinco etapas potenciales de implementación:

1. Etapa de prueba temprana: permite a los usuarios transferir voluntariamente activos a direcciones resistentes a la cuántica.
2. Etapa de direcciones híbridas: habilita direcciones híbridas, compatibles con firmas tradicionales y firmas resistentes a la cuántica, para lograr una transición gradual y suave.
3. Etapa de migración segura: explora técnicas para ocultar claves públicas durante las transferencias, reduciendo la exposición a ataques cuánticos.
4. Etapa de implementación de nuevas reglas: limita gradualmente las transferencias a direcciones antiguas con vulnerabilidades de seguridad, prohibiendo finalmente el gasto de activos desde direcciones antiguas.
5. Etapa final: establece reglas para la disposición de los activos restantes en direcciones antiguas, con opciones que incluyen establecer un plazo de migración, congelación de activos, limitación de montos de transacción o la creación de un mecanismo de recuperación de activos.

Las cinco etapas propuestas por Coinbase para la migración de Bitcoin a direcciones resistentes a la cuántica: desde la actualización voluntaria del usuario, la transición a direcciones híbridas, la ocultación de claves públicas para reducir riesgos, hasta la limitación gradual de direcciones antiguas y la decisión final sobre la disposición de activos en direcciones antiguas.

Coinbase no ha finalizado ninguna solución definitiva. El trabajo prioritario en esta etapa es evaluar la viabilidad de las diversas opciones, incluyendo el rendimiento de compatibilidad de billeteras y nodos no actualizados, y a partir de ahí determinar la solución final.

Manejo separado de bitcoins inactivos y perdidos

A continuación, el tema más controvertido: ¿cómo manejar los bitcoins que han estado inactivos durante mucho tiempo?

Millones de bitcoins están almacenados en direcciones antiguas cuyas claves públicas ya han sido filtradas, incluyendo recompensas de bloques minados por Satoshi Nakamoto. Una parte pertenece a tenedores a largo plazo, mientras que otra parte puede haberse perdido permanentemente.

Estos activos son objetivos clave para ataques cuánticos. Si alguien desarrolla en secreto una computadora cuántica de alto rendimiento, podría robar estos bitcoins antes de que toda la industria perciba el riesgo.

Coinbase no aboga por congelar o recuperar directamente estos activos, ni sugiere ignorarlos. Por el contrario, propone discutir por separado la controversia sobre los bitcoins inactivos y la actualización de firmas, evitando que las diferencias sobre los bitcoins inactivos retrasen el proceso de actualización de seguridad cuántica para todos los usuarios.

Si se va a establecer un mecanismo de recuperación de activos, Coinbase establece dos condiciones estrictas:

• El mecanismo en sí debe tener características resistentes a la cuántica: los atacantes no pueden robar activos utilizando este mecanismo solo con la clave pública filtrada.
• Debe cubrir una variedad de escenarios extremos: debe haber planes de contingencia para situaciones como la pérdida de credenciales de recuperación por parte del titular, alta carga del sistema, o usuarios que pierden la fecha límite.

En resumen, Coinbase considera esta propuesta como un material de referencia para discusión pública, no como un plano definitivo. Ninguna empresa o desarrollador puede decidir unilateralmente la dirección del desarrollo de Bitcoin, y alcanzar un consenso en todo el ecosistema es incluso más difícil que el desarrollo de la tecnología criptográfica en sí.

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