Fidelity prévient que les clés privées de Bitcoin sont confrontées à un risque quantique futur

Fidelity examine la vulnérabilité quantique de Bitcoin

Les protections de clé privée de Bitcoin pourraient éventuellement nécessiter un remplacement ou un complément, selon l'analyse de Fidelity Digital Assets publiée le 1er septembre. Les ordinateurs quantiques cryptographiquement pertinents, ou CRQC, n'existent pas actuellement, mais des systèmes suffisamment performants pourraient saper les hypothèses mathématiques garantissant l'autorisation de transaction et mettre les fonds en danger.

Fidelity Digital Assets Research a identifié le débit des transactions comme une contrainte centrale pour toute future mise à niveau de la sécurité Bitcoin :

« La minimisation de la taille des clés pour préserver le débit des transactions de Bitcoin reste une préoccupation majeure, même si l'impact peut être moins prononcé compte tenu de l'état actuel d'un pool de mémoire presque vide. »

Les clés privées permettent aux propriétaires de Bitcoin d’autoriser les transactions sans recourir à un intermédiaire. Les portefeuilles utilisent une clé privée pour produire une signature numérique prouvant le contrôle sans divulguer la clé secrète. Cette relation entre les clés privées, les clés publiques et les signatures de transaction constitue le fondement de la propriété et de l’auto-conservation du Bitcoin.

Les signatures actuelles de Bitcoin font face à une menace future

La plupart des transactions Bitcoin standard utilisent l'algorithme de signature numérique à courbe elliptique ou les signatures Schnorr. Les signatures Schnorr sont devenues disponibles via Taproot, la proposition d'amélioration Bitcoin 340 spécifiant les signatures Schnorr et le BIP 341 établissant les règles de dépenses de Taproot. Le BIP 341 a été attribué en janvier 2020 avant la mise à niveau activée en 2021. Les deux programmes reposent sur la difficulté de résoudre le problème du logarithme discret de courbe elliptique avec des ordinateurs classiques.

Un ordinateur quantique suffisamment puissant exécutant l'algorithme de Shor pourrait résoudre ce problème et dériver des clés privées à partir des clés publiques correspondantes. La recherche a réduit certaines estimations des ressources nécessaires pour attaquer la cryptographie à courbe elliptique, mettant davantage l’accent sur le débat sur la sécurité quantique du Bitcoin, bien que les systèmes quantiques existants restent bien en deçà de leur capacité cryptographiquement pertinente.

SHRINCS combine efficacité et chemin de récupération

Les chercheurs évaluent des systèmes de signature résistants aux quantiques qui reposent sur des fonctions de hachage plutôt que sur la cryptographie à courbe elliptique. Le projet de spécification SHRINCS combine un chemin de signature avec état compact avec un repli sans état plus large. Sa conception actuelle spécifie une clé publique de 48 octets, des signatures avec état allant de 548 à 4 619 octets et une signature sans état de 5 777 octets.

Le chemin avec état nécessite que les dispositifs de signature suivent les clés de signature à usage unique qui ont déjà été utilisées. Un état perdu ou corrompu empêche le portefeuille de continuer en toute sécurité sur ce chemin, tandis que la solution de secours de SHRINCS s'appuie sur des algorithmes de la norme SLH-DSA de l'Institut national des normes et technologies publiée le 13 août 2024. L'alternative sans état préserve l'accès mais consomme beaucoup plus d'espace de bloc.

Fidelity Digital Assets Research a décrit comment une future mise à niveau Bitcoin à résistance quantique pourrait répondre à différentes exigences de sécurité :

« SHRINCS représente une voie potentielle à suivre en tant que BIP récemment formalisé. Cependant, les contraintes techniques de Bitcoin et les inefficacités associées à des signatures résistantes aux quantiques plus grandes suggèrent qu'une solution future pourrait ressembler à l'état actuel de Bitcoin. « 

Des signatures plus grandes réduiraient la capacité du Bitcoin

Les signatures existantes de Bitcoin restent bien plus petites que les principales alternatives post-quantiques, créant un compromis direct entre la sécurité future et la capacité du réseau. Des signatures plus volumineuses consommeraient plus d’espace de bloc, augmenteraient les coûts de transaction pendant les périodes de congestion et limiteraient le nombre de transferts que les mineurs pourraient confirmer. D’autres évaluations ont révélé que certains systèmes de signature à sécurité quantique pourraient considérablement augmenter les données de transaction.

La mise en œuvre de SHRINCS ou d’un autre système résistant aux quantiques nécessiterait de nouvelles règles de consensus, potentiellement via un soft fork rétrocompatible. Les fournisseurs de portefeuilles, les mineurs, les opérateurs de nœuds, les bourses et les dépositaires devraient également soutenir la transition. Fidelity a rejoint huit autres sociétés financières et cryptographiques en juillet pour financer une initiative de sécurité Bitcoin de 15 millions de dollars qui comprend des recherches sur la résistance quantique.