Assinaturas Baseadas em Hash e o Caminho Pós-Quântico do Bitcoin

2025-12-12 08:20:08

Os ataques quânticos às assinaturas ECDSA/Schnorr do Bitcoin continuam a ser um risco teórico a longo prazo, com o consenso de especialistas a sugerir décadas de antecedência para uma preparação cuidadosa e não disruptiva.

Esquemas de assinatura baseados em hash, incluindo construções padronizadas pelo NIST, como o SPHINCS+, oferecem uma forte segurança pós-quântica enquanto permanecem filosoficamente e arquitetonicamente consistentes com as fundações conservadoras e centradas em hash do Bitcoin.

Embora desafios como o aumento do tamanho da assinatura e a complexidade de gestão de estado persistam, abordagens de migração faseadas — via soft forks, atualizações a nível de carteira e modelos híbridos de assinatura — proporcionam um caminho realista e governável para a resiliência pós-quântica.

A exposição a longo prazo do Bitcoin à computação quântica destaca as assinaturas baseadas em hash (HBS) como um caminho credível de atualização pós-quântica, dado que dependem de suposições de segurança em funções hash que se alinham estreitamente com o design do protocolo existente do Bitcoin.

Ameaças Quânticas

À medida que a computação quântica avança, a questão de se máquinas quânticas podem quebrar o Bitcoin volta periodicamente à atenção pública. A maioria dos investigadores e analistas da indústria concorda que a computação quântica ainda está longe de conseguir quebrar os algoritmos de assinatura principais do Bitcoin, porém a possibilidade teórica existe. O modelo de propriedade do Bitcoin baseia-se em assinaturas ECDSA/Schnorr, e computadores quânticos poderiam usar o algoritmo de Shor para acelerar a resolução de problemas de logaritmo discreto. Isso implica que máquinas quânticas suficientemente poderosas poderiam, em teoria, derivar chaves privadas de chaves públicas expostas e forjar assinaturas para movimentar fundos. Este risco a longo prazo levou o ecossistema a planejar proativamente defesas pós-quânticas em vez de esperar por uma crise repentina.

O CEO da Blockstream, Adam Back, observou que o Bitcoin provavelmente tem mais de vinte anos antes que ataques quânticos se tornem uma ameaça realista, oferecendo uma janela de preparação muito maior do que muitas previsões pessimistas sugerem.

Figura 1: Diagrama Esquemático da Vulnerabilidade Quântica da Chave Privada nas Assinaturas ECDSA/Schnorr do Bitcoin

Origem da Proposta

A discussão origina-se de um artigo revisado pelos pesquisadores da Blockstream Mikhail Kudinov e Jonas Nick, que analisaram várias possíveis rotas de segurança pós-quântica para o Bitcoin. O artigo dedica atenção especial às assinaturas baseadas em hash, argumentando que esses esquemas são promissores porque sua segurança depende exclusivamente de suposições sobre funções hash — suposições já profundamente incorporadas no design do Bitcoin. Essa compatibilidade, eles argumentam, torna as assinaturas baseadas em hash uma opção credível para a era pós-quântica.

ASSINATURAS BASEADAS EM HASH

Assinaturas baseadas em hash (HBS) são uma classe de assinaturas digitais que dependem das propriedades das funções hash — unidirecionalidade e resistência a colisões — em vez de suposições matemáticas como logaritmos discretos de curvas elípticas. Esquemas como o SPHINCS+, que agora fazem parte do padrão de assinatura pós-quântica do NIST, passaram por extensa revisão criptográfica e são geralmente considerados como possuindo fundamentos teóricos sólidos para um design resistente à quantum.

Ao aumentar os comprimentos de saída do hash e usar construções bem estudadas, esses esquemas podem manter margens de segurança robustas mesmo na presença de capacidades de força bruta aceleradas por quânticos.

DEBATES SOBRE COMPATIBILIDADE

Embora o conceito de HBS seja uma alternativa pós-quântica conceitualmente limpa, a integração técnica no Bitcoin permanece uma discussão aberta. Questões-chave levantadas em pesquisas e discussões na mídia incluem:

Como equilibrar o tamanho da assinatura com os custos de dados na cadeia?

O Bitcoin deve suportar múltiplas variantes de HBS ou padronizar uma única?

Verificação histórica ou acompanhamento adicional de estado seria necessário?

Essas questões continuam sendo áreas ativas de discussão e ainda não chegaram a consenso de engenharia.

VANTAGENS PRINCIPAIS

Os apoiantes destacam várias vantagens:

Suposições de segurança alinhadas — o HBS depende apenas de funções hash, que já são fundamentais na arquitetura do Bitcoin.

Análise criptográfica extensa — vários esquemas baseados em hash passaram pela padronização do NIST e anos de escrutínio, fortalecendo a confiança na sua resiliência a longo prazo.

Compatibilidade com o protocolo — em princípio, assinaturas baseadas em hash podem ser introduzidas através de tipos de saída de soft-fork sem perturbar as regras de consenso existentes.

Comparado com esquemas baseados em reticulados, que introduzem suposições matemáticas complexas e maiores encargos de implementação, o HBS é frequentemente visto como mais alinhado filosoficamente com os princípios minimalistas e conservadores do design do Bitcoin.

CONCEITOS ERRADOS NA MÍDIA

As manchetes frequentemente amplificam o medo ao afirmar que “a carteira de Satoshi será a primeira a ser alvo de ataques quânticos”. Embora as primeiras carteiras Pay-To-Public-Key (P2PK) exponham chaves públicas e, portanto, enfrentem teoricamente um risco maior de quantum, a situação é mais complexa. Nem todas as carteiras iniciais compartilham esse design, e esses riscos podem ser mitigados através de ferramentas de migração, mecanismos de re-assinatura e atualizações coordenadas a nível de carteira. O problema é sério, mas não intransponível, e certamente não uma catástrofe imediata.

DESAFIOS DE IMPLEMENTAÇÃO

Implementar HBS no Bitcoin enfrenta desafios técnicos genuínos:

Assinaturas grandes — assinaturas baseadas em hash são significativamente maiores do que as assinaturas Schnorr atuais, muitas vezes atingindo vários kilobytes. Isso afeta a propagação de blocos, validação e taxas de utilizador.

Gestão de estado — alguns esquemas de HBS requerem rastreamento do uso das chaves, complicando fluxos de trabalho de assinatura offline e multi-dispositivo.

Estes problemas são resolvíveis, mas requerem um design cuidadoso, discussões de vários anos e testes rigorosos.

Caminhos de migração

As comunidades de mídia e de desenvolvedores delinearam várias rotas de migração potenciais:

Atualizações no nível do protocolo — introduzindo novos tipos de saída suportando assinaturas pós-quânticas através de soft forks.

Migração a nível de carteira — incentivando os utilizadores a mover fundos de endereços legados potencialmente expostos para novos endereços resistentes à quantum.

Mecanismos híbridos — requerendo temporariamente ambas as assinaturas clássicas e pós-quânticas para reduzir a janela de vulnerabilidade durante a transição.

Esses caminhos continuam em discussão e experimentação, mas demonstram a abordagem proativa do ecossistema perante o risco quântico de longo prazo.

Figura 2: Diagrama Esquemático da Migração do Sistema de Assinaturas do Bitcoin (Old → Novo)

CONSENSO E LINHA DO TEMPO

A comunidade do Bitcoin é conservadora por design. Qualquer atualização de protocolo — especialmente uma que modifique sistemas de assinatura — requer longos períodos de revisão pública, testes e consenso social. Consequentemente, a maioria dos especialistas concorda que computadores quânticos capazes de quebrar as assinaturas do Bitcoin continuam a ser uma preocupação de longo prazo — não uma ameaça iminente. Este calendário estendido permite ao ecossistema preparar-se metodicamente, em vez de correr riscos com soluções incertas ou imaturas.

CONCLUSÃO

Assinaturas baseadas em hash representam uma direção pós-quântica que se alinha estreitamente com o modelo de segurança e o design existentes do Bitcoin. Sua emergência como candidato sério marca uma mudança na conversa da indústria — de narrativas de medo especulativo para planejamento concreto de engenharia e governança de protocolo.

O HBS não é uma solução única e definitiva, mas sim um caminho de evolução a longo prazo, que amadurecerá através de pesquisa de protocolo, ferramentas de migração, coordenação comunitária e padronização.

Enfrentando a eventualidade do computing quântico, o ecossistema do Bitcoin já dá passos cuidadosamente fundamentados — um indicador da resiliência de longo prazo da rede.