Blockstream, una compañía líder en infraestructura de Bitcoin, ha avanzado en la discusión sobre la resistencia cuántica de Bitcoin al publicar una nueva Propuesta de Mejora de Bitcoin (BIP) para su esquema de firma post-cuántica llamado SHRINCS. El movimiento destaca el papel activo de Blockstream en la preparación de la red para posibles amenazas futuras planteadas por las computadoras cuánticas, a pesar de que el CEO Adam Back mantiene que los ataques cuánticos prácticos pueden no materializarse en décadas.
SHRINCS: Un nuevo enfoque para firmas resistentes a lo cuántico
SHRINCS de Blockstream, o Firma de Cadena Incremental Aleatoria Endurecida por Estado, se introdujo para abordar preocupaciones de que la computación cuántica podría eventualmente romper los esquemas criptográficos actuales y socavar la seguridad de Bitcoin. La compañía probó SHRINCS en producción en su cadena lateral Liquid en marzo, y los investigadores Jonas Nick y Mikhail Kudinov propusieron formalmente el código en mayo.
Jonas Nick describió SHRINCS como “la primera propuesta concreta para un esquema de firma post-cuántico diseñado específicamente para Bitcoin”. Sin embargo, advirtió que no se pretende que sea la solución final de firma, sino un fuerte candidato entre las opciones actualmente disponibles.
Jonas Nick de Blockstream Research argumentó que aunque SHRINCS no es óptimo en todos los aspectos, “es un muy buen compromiso entre las opciones que tenemos ahora”.
Marin Ivezic, fundador de Applied Quantum y una autoridad en criptografía post-cuántica, comentó que SHRINCS es “el diseño de firma post-cuántica más nativo de Bitcoin que alguien ha producido”. Señaló su compatibilidad con la recuperación de semillas BIP-39 y su dependencia de SHA-256, la misma función hash integral en la minería de Bitcoin.
Aún así, Ivezic reconoció que SHRINCS está en una etapa temprana. Aunque ha mostrado efectividad experimental, aún no ha sido sometido a una auditoría criptográfica a gran escala o al extenso escrutinio público que las firmas del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han recibido.
Mini diccionario: Blockstream, fundada en 2014, es una empresa canadiense conocida por su trabajo en infraestructura de Bitcoin, la cadena lateral Liquid y la investigación criptográfica.
Eficiencia, implementación y compromisos técnicos
Las firmas SHRINCS son significativamente más pequeñas que la mayoría de las firmas post-cuánticas, comenzando en 548 bytes más una clave pública de 48 bytes, pero siguen siendo alrededor de nueve veces más grandes que las firmas actuales de Schnorr (64 bytes) o ECDSA (70 bytes) de Bitcoin. En comparación, las firmas post-cuánticas avaladas por NIST pueden ser hasta 123 veces más grandes. Un tamaño de firma eficiente es esencial para preservar el rendimiento de la red de Bitcoin y su descentralización.
La proliferación de firmas más grandes podría reducir drásticamente el rendimiento de las transacciones. Con el esquema ML-DSA basado en la retícula de NIST, el rendimiento podría caer a 0.5 transacciones por segundo (TPS), mientras que SPHINCS+ permitiría solo 0.36 TPS. En contraste, los investigadores estiman que Bitcoin aún podría alcanzar alrededor de 3 TPS con la implementación generalizada de SHRINCS, manteniéndose cerca de las tasas de transacción actuales.
| Esquema de Firma | Tamaño de la Firma | TPS Estimado |
|---|---|---|
| Schnorr | 64 bytes | 6.5 |
| ML-DSA (basado en la retícula de NIST) | ~123x actual | 0.5 |
| SPHINCS+ (basado en hash de NIST) | ~123x actual | 0.36 |
| SHRINCS | 548–4,619 bytes | 3 |
El diseño de SHRINCS también hace uso de Segregated Witness (SegWit) de Bitcoin, que permite que los datos de las firmas ocupen menos espacio en el bloque al asignarlos a un área separada, mitigando aún más el impacto del aumento del tamaño de las firmas.
SHRINCS difiere de SPHINCS+ al tomar un enfoque con estado, almacenando claves usadas localmente en lugar de incluir un árbol hash de múltiples capas para permanecer sin estado. Cada vez que se usa una clave, la firma resultante crece 16 bytes. Sin embargo, si se pierde un dispositivo, la transacción de respaldo sin estado necesaria para la recuperación de la clave podría alcanzar 5,777 bytes.
Yoon Auh, fundador de BOLTS Technologies, señaló que SHRINCS incluye “estado, caminos de firma compactos, respaldos, suposiciones sobre cuántas veces se inicializa una semilla y reglas para cuándo los dispositivos deben cambiar a firmas sin estado más grandes”.
Marin Ivezic enfatizó, “La restricción ligada en la migración cuántica de Bitcoin no es la criptografía, es el gobierno,” destacando el desafío de obtener consenso comunitario para cualquier actualización cuántica.
Otras direcciones de investigación y perspectivas futuras
Blockstream también está experimentando con firmas basadas en retículas, consideradas menos fiables por algunos investigadores, y explorando la posibilidad de agregar firmas con pruebas de conocimiento cero (ZK). Con la agregación de pruebas ZK, el rendimiento de Bitcoin podría alcanzar hasta 6.7 TPS si se usa junto con SHRINCS. Sin embargo, la introducción de pruebas ZK sería un cambio radical en el protocolo y probablemente enfrentaría un debate comunitario significativo antes de su activación.
La última BIP proporciona solo un primer paso, ya que aún queda pendiente una prueba formal de seguridad para SHRINCS. Su eventual adopción dependerá no solo del rendimiento técnico, sino también de la capacidad de la comunidad de Bitcoin para encontrar consenso en mejoras de seguridad.
La investigación continua de Blockstream incluye la optimización continua del protocolo SHRINCS y su apoyo en carteras de hardware convencionales. En marzo, la compañía también publicó SHRIMPS, destinado a operar junto con SHRINCS para el respaldo de dispositivos y la flexibilidad de firma, aunque desde entonces se ha integrado como un camino sin estado bajo la misma clave pública.
Cada actualización relacionada con la seguridad cuántica en Bitcoin es probable que genere un debate significativo, ya que las implicaciones tocan el núcleo del diseño y operación de la red. Los investigadores advierten que el desafío no es solo criptográfico sino también político, ya que cualquier actualización requiere un amplio apoyo y un gobierno cuidadoso.
