Le firme Bitcoin a prova di quantum intaserebbero i nodi della rete con dati 10 volte più grandi

Il tentativo di Coinbase di preparare Bitcoin per il calcolo quantistico affronta cosa succede quando un portafoglio torna da un vecchio backup o un server di firma fallisce.

Brian Armstrong ha chiesto il 20 ottobre preparazione e collaborazione in tutta l'industria. Il dettaglio operativo proviene dall'articolo di Coinbase di Shashank Agrawal del 13 ottobre, che chiede ai potenziali schemi di firma di lavorare con portafogli ordinari, procedure di recupero e server di custodia operanti in modo indipendente.

SHRINCS, uno schema di firma basato su hash in bozza per Bitcoin, combina firme più piccole che richiedono un record affidabile delle firme precedenti con un fallback più grande che funziona senza quel record. Sotto le sue attuali regole, il recupero con stato incerto significa prendere il percorso più grande.

Questo preserva un percorso per firmare per qualcuno che può recuperare il segreto. Il compromesso è che mantenere le firme più piccole richiede ulteriore disciplina operativa.

Il test di recupero raggiunge portafogli e scambi

L'attuale specifica di SHRINCS elenca una chiave pubblica di 48 byte, firme con stato tra 548 e 4.619 byte, e una firma senza stato di 5.777 byte.

"Stato" è il record variabile di quali slot di firma una tantum una chiave ha già utilizzato. Il componente compatto di SHRINCS (XMSS) dipende dal non riutilizzare quegli slot. Riutilizzarne uno per messaggi diversi può consentire a un osservatore di falsificare firme.

Un backup può recuperare il segreto a lungo termine senza recuperare un record affidabile di ogni firma creata dal backup. Agrawal ha anche spiegato che le firme e gli aggiornamenti di stato non comportano necessariamente una transazione on-chain.

Quando lo stato corretto non è disponibile, incluso dopo il ripristino da un backup statico, l'implementazione deve rifiutare la firma con stato e utilizzare solo il percorso senza stato. Quel fallback è derivato da SLH-DSA, uno standard di firma basato su hash, ma utilizza un insieme di parametri al di fuori degli insiemi standardizzati in FIPS 205.

Le regole del firmatario vietano di eseguire il backup e il ripristino del contatore mutevole o di esportarlo e importarlo in altri software. Tuttavia, un vecchio contatore non può semplicemente essere trattato come un punto di partenza sicuro per firme compatte.

Le firme SHRINCS variano da 548 a 4.619 byte con stato del contatore affidabile, mentre una modalità senza stato di 5.777 byte preserva la sicurezza quando quello stato non può essere fidato.

Le questioni di proprietà relative alle monete dormienti presentano un problema politico separato.

Per uno scambio, lo stesso requisito va oltre uno schermo di recupero. Agrawal ha descritto grandi scambi che gestiscono server di firma in modo indipendente in diverse zone per fornire bassa latenza e alta disponibilità.

Nel suo giudizio, la firma con stato richiederebbe accesso esclusivo a una chiave e al suo stato durante la generazione della firma, complicando quell'operazione indipendente.

Se un server crea una firma ma l'esito del suo aggiornamento del contatore è poco chiaro, un server di sostituzione ha bisogno di una base affidabile per sapere quale stato rimane inutilizzato. Copiare un contatore più vecchio sulla sostituzione non stabilirebbe ciò.

Le attuali regole di SHRINCS vietano la firma concorrente con lo stato di una chiave e richiedono che l'incremento del contatore venga registrato in modo persistente prima che la firma torni al suo chiamante. Il contatore non deve mai diminuire e il suo storage deve essere protetto contro modifiche non autorizzate. La specifica enfatizza uno storage durevole che resiste al rollback.

Le restrizioni per chiave non implicano che uno scambio debba interrompere l'elaborazione di ogni altra chiave mentre una firma. L'articolo di Agrawal ha incluso SHRINCS tra i candidati da valutare e chiede una modalità operativa disponibile solo senza stato.

Coinbase afferma di detenere circa il 12% di BTC esistenti nel contesto della sua attività di custodia.

Cosa cambia il fallback in un modello di commissioni Bitcoin

Una firma di 5.777 byte è più grande di una firma di 548 byte, ma questo rapporto non descrive direttamente la commissione di una transazione. Le transazioni contengono altri dati e Bitcoin considera i dati witness in modo diverso rispetto ad altri byte.

Secondo le definizioni del peso delle transazioni di BIP 141, il peso è uguale a tre volte la dimensione della transazione depurata più la dimensione totale. La dimensione virtuale è il peso diviso per quattro, arrotondato per eccesso.

Un byte di payload della firma collocato nel witness contribuisce con un'unità di peso secondo questa contabilizzazione, mentre i prefissi e altri dati di serializzazione vengono ancora conteggiati separatamente.

Consideriamo un modello ipotetico con una sola firma. Manteniamo tutto tranne quella firma a 400 unità di peso, assumiamo una contabilizzazione del witness invariata e fissiamo il tasso di commissione a 10 satoshi per byte virtuale.

Le righe stateful utilizzano le dimensioni minime e massime delle firme del draft. Il calcolo è peso totale = 400 + byte della firma, quindi dimensione virtuale = peso totale diviso per quattro, arrotondato per eccesso:

In questo modello, il fallback aggiunge 13.080 sats rispetto al caso stateful più piccolo, o 2.900 sats rispetto al più grande.

Per l'autocustodia, una transazione di recupero porterebbe una firma più grande quando lo stato corretto è assente, quindi il suo costruttore dovrebbe tenere conto di quel peso quando imposta la commissione di rete. Un custode affronta sia il lavoro di preservare uno stato affidabile sia il peso della transazione di qualsiasi firma senza stato che utilizza.

Se assorbe quei costi o li trasferisce ai clienti è una decisione di prezzo separata che questi documenti non stabiliscono.

La partizione offre un percorso per valutare

La firma stateful ha anche mitigazioni oltre a un contatore condiviso. Il RFC informativo di settembre 10033 cataloga approcci che includono la settorizzazione, intervalli riservati e trasferimento controllato di chiavi e materiali di stato.

La settorizzazione divide lo spazio di firma in parti non sovrapposte che dispositivi separati possono gestire. Questo consente la firma parallela senza che ogni dispositivo coordini ogni firma con ogni altro.

Per la custodia di Bitcoin, ciò rende i progetti partizionati un'avenue ingegneristica rilevante da valutare. Il valore del RFC è identificare modi concreti di gestire lo stato e i rischi operativi che ciascuno introduce.

SHRINCS rimane un draft, con la sua prova di sicurezza e implementazione completamente ottimizzata ancora elencata come incompleta. L'appello di Armstrong a preparare forniture ha attirato rinnovata attenzione, mentre l'articolo di Agrawal fornisce requisiti contro i quali i candidati possono essere valutati.

La prossima prova utile sarebbe un design di distribuzione e implementazioni che mostrano come il percorso compatto si comporta attraverso scritture interrotte, sostituzione del server e ripristino del portafoglio.

Il fallback esistente rende già esplicita la scelta: quando lo stato affidabile non è disponibile, mantenere la capacità di firma utilizzando la firma più grande. Preservare i risparmi del percorso più piccolo richiede dimostrare che i fallimenti ordinari non porteranno a un riutilizzo dello stato.

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