Blockstream bada, w jaki sposób Bitcoin mógłby przyjąć nowe schematy podpisów cyfrowych, aby chronić sieć przed potencjalnymi zagrożeniami ze strony przyszłych komputerów kwantowych, a jego zespół badawczy uznał Falcon-1024 za wiodącego kandydata wśród schematów opartych na kratach po rozważeniu kilku alternatyw.

Według Wu Blockchain badacze firmy zajmującej się infrastrukturą Bitcoina ocenili Dilithium, Falcon i Hawk jako kandydackie schematy podpisów oparte na kratach. Kryptografia oparta na kratach należy do naj szerzej badanych rodzin algorytmów postkwantowych i opiera się na problemach matematycznych, które, jak się uważa, pozostają trudne nawet dla komputerów kwantowych. Ich porównanie wypadło na korzyść Falcon-1024, który zespół uznał za odpowiedni kompromis między kompaktowymi podpisami, szybką weryfikacją i dojrzałymi założeniami bezpieczeństwa.

Dlaczego Falcon-1024 się wyróżnił

Ocena stanowi część trwających badań nad podejściami kryptograficznymi, które mogłyby pomóc Bitcoinowi w radzeniu sobie z ryzykami wynikającymi z postępów w dziedzinie komputerów kwantowych. Bitcoin obecnie zabezpiecza transakcje podpisami opartymi na krzywych eliptycznych, a wystarczająco potężny komputer kwantowy działający algorytmem Shora mógłby w zasadzie złamać stojącą za nimi matematykę – dlatego schematy podpisów znajdują się w centrum dyskusji o gotowości sieci na erę kwantową. Podpisy cyfrowe są fundamentem modelu bezpieczeństwa Bitcoina, a perspektywa przyszłych możliwości kwantowych skłoniła badaczy do rozważenia alternatyw dla obecnie stosowanych metod kryptograficznych.

Spośród trzechważanych opcji opartych na kratach Falcon-1024 wyróżnił się połączeniem praktycznych cech wydajnościowych i rozważań dotyczących bezpieczeństwa. Kompaktowy rozmiar podpisów i szybka weryfikacja należały do czynników przemawiających za preferencją zespołu.

Jednak zidentyfikowanie obiecującego kandydata nie oznacza, że technologia jest gotowa do wdrożenia w całym Bitcoinie. Według podsumowania badań kilka wyzwań technicznych i implementacyjnych pozostaje nierozwiązanych.

Standaryzacja i przeszkody związane z portfelami

Jedną z przeszkód jest niedokończona standaryzacja. Bez ukończonych standardów integracja nowego schematu podpisów z Bitcoinem wymagałaby dalszych prac technicznych i ocen, nawet jeśli algorytmy postkwantowe szerzej przeszły już wieloletnie procesy weryfikacyjne, takie jak ten prowadzony przez amerykański National Institute of Standards and Technology. Badacze zwrócili również uwagę na wymagania pamięciowe portfeli sprzętowych, które mogą komplikować implementację na urządzeniach o ograniczonych zasobach.

Kolejną nierozwiązaną kwestią jest brak działającego schematu pochodzenia kluczy publicznych. Stanowi to dodatkową przeszkodę w przystosowaniu podpisów opartych na kratach do istniejących rozwiązań zarządzania kluczami w Bitcoinie.

Badania Blockstream czynią więc rozróżnienie między oceną potencjalnego rozwiązania długoterminowego a wyborem podejścia, które mogłoby zostać zaimplementowane w krótkim okresie.

Podpisy oparte na funkcjach skrótu pozostają konserwatywną ścieżką

Mimo zainteresowania kryptografią opartą na kratach badacze podkreślili, że podpisy oparte na funkcjach skrótu pozostają bardziej konserwatywną opcją krótkoterminową dla Bitcoina. Schematy oparte na funkcjach skrótu czerpią bezpieczeństwo z funkcji skrótu, a nie z matematyki krzywych eliptycznych najbardziej narażonej na ataki kwantowe – dlatego często traktuje się je jako konserwatywny wybór w planowaniu postkwantowym. Taka perspektywa sytuuje Falcon-1024 jako kandydata pod rozważeniem, a nie natychmiastowy zamiennik istniejącego systemu podpisów sieci.

Potencjalnym przyszłym podejściem mogłoby stać się również wdrożenie hybrydowe, pozwalające na wspólne stosowanie różnych metod kryptograficznych. Jednak podsumowanie badań nie ustala harmonogramu wdrożenia ani nie potwierdza, że Bitcoin przyjmie Falcon-1024.

Na razie ocena Blockstream uwypukla zarówno potencjał podpisów opartych na kratach, jak i praktyczną pracę, która wciąż przed nami – w tym standaryzację, kompatybilność z portfelami sprzętowymi i pochodzenie kluczy publicznych.