Executivo da Coinbase explica o risco quântico do Bitcoin e a ameaça a longo prazo à segurança da rede

Preocupações com avanços futuros em criptografia estão a reformular a forma como os analistas pensam sobre a segurança a longo prazo do Bitcoin, com o risco quântico do Bitcoin agora na agenda das principais exchanges.

Computação quântica e riscos principais do Bitcoin

Avanços na computação quântica podem eventualmente desafiar mais do que a segurança da chave privada do Bitcoin, levantando questões sobre as bases económicas e de segurança da rede. No entanto, o hardware atual ainda está longe de quebrar as defesas do Bitcoin, portanto, estes são riscos a longo prazo, e não ameaças imediatas.

O perigo principal está ligado a um hipotético futuro “Q-day”, quando máquinas quânticas poderiam executar algoritmos como Shor’s e Grover’s em escala suficiente. Nesse momento, componentes centrais da criptografia do Bitcoin poderiam ser comprometidos. Além disso, este cenário afetaria tanto a segurança das transações quanto a mineração.

Atualmente, o Bitcoin depende de duas primitivas-chave: ECDSA, que garante as assinaturas das transações e estabelece a propriedade, e SHA-256, que suporta a mineração por prova de trabalho e protege a integridade da blockchain. Isso significa que sistemas quânticos poderiam teoricamente montar duas classes distintas de ataques, direcionados às assinaturas e ao hashing.

Ataques às assinaturas e endereços Bitcoin expostos

No lado das assinaturas, sistemas capazes de usar computação quântica poderiam enfraquecer os escudos criptográficos que protegem as chaves privadas, abrindo a porta para gastos não autorizados de endereços vulneráveis. Este risco divide-se em duas dimensões: ataques de longo alcance contra outputs cujas chaves públicas já estão na cadeia, e ataques de curto alcance tentando antecipar gastos assim que as chaves aparecem no mempool.

A Coinbase estima que cerca de 6,51 milhões de Bitcoin, ou aproximadamente 32,7% do fornecimento total no bloco 900.000, podem estar expostos a ataques quânticos de longo alcance. Este número destaca como comportamentos passados, como a reutilização de endereços e certos tipos de scripts, podem aumentar o risco na rede.

A ameaça de longo alcance está relacionada a outputs que revelam chaves públicas diretamente na cadeia. Estes incluem Pay-to-Public-Key (P2PK), multisignature simples (P2MS), e formatos Taproot (P2TR). As primeiras posses de Bitcoin, frequentemente associadas à era Satoshi, representam uma parcela notável dos outputs P2PK mais antigos e, portanto, um grupo significativo de potenciais alvos.

Cada output torna-se vulnerável a um ataque de curto alcance no momento exato de gastar, quando a chave pública é revelada antes da confirmação. Dito isto, a probabilidade de um ataque bem-sucedido com hardware quântico atual ainda é muito baixa. Mesmo assim, essa dinâmica reforça por que a indústria está cada vez mais focada na migração para assinaturas resistentes a quânticos.

Impacto económico e risco para a mineração

Para além do roubo de assinaturas, a segunda grande preocupação envolve a economia da mineração do Bitcoin e a segurança do consenso. Dispositivos habilitados para computação quântica podem eventualmente ganhar vantagens de eficiência na prova de trabalho, perturbando o equilíbrio atual entre os mineradores. No entanto, os investigadores ainda veem isso como uma questão secundária em comparação com o comprometimento das chaves.

Em teoria, uma mineração altamente otimizada com capacidade quântica poderia alterar a distribuição de poder de hash e introduzir novas pressões de centralização. No entanto, limitações de escalabilidade e o estágio inicial do hardware quântico prático mantêm esse cenário no futuro. Por agora, a migração de assinaturas continua sendo a prioridade técnica e de política principal.

Alguns especialistas argumentam que qualquer caminho credível para o risco quântico do Bitcoin provavelmente começará com ataques a chaves públicas expostas, e não na mineração por SHA-256. Além disso, mudanças nos algoritmos de mineração são tecnicamente mais fáceis de coordenar do que uma mudança total na forma como os utilizadores protegem as suas moedas, razão pela qual a criptografia e as assinaturas estão no centro dos debates atuais.

Opções de criptografia pós-quântica em análise

Para preparar esses cenários, desenvolvedores e investigadores estão a estudar criptografia pós-quântica e outras técnicas defensivas. A principal estratégia de mitigação a longo prazo é integrar esquemas de assinatura resistentes a quânticos diretamente no protocolo Bitcoin. No entanto, essa transição exigirá anos de investigação, testes e construção de consenso.

O Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA (NIST) tem conduzido um processo de vários anos para selecionar algoritmos de criptografia pós-quântica para padronização. A sua lista restrita inclui atualmente CRYSTALS-Dilithium, SPHINCS+ e FALCON, cada um oferecendo diferentes compromissos em termos de segurança, tamanho e desempenho.

Estes candidatos do NIST fornecem um ponto de referência para o que as assinaturas de próxima geração no Bitcoin poderiam parecer. No entanto, existem obstáculos práticos. Muitos esquemas seguros contra quânticos têm assinaturas maiores e verificação mais lenta, o que impactaria o uso do espaço de bloco, os mercados de taxas e o desempenho dos nós. Além disso, software de carteiras e fornecedores de infraestrutura teriam que reconfigurar os seus sistemas.

Cronogramas de migração e possíveis caminhos de atualização

Pesquisas atuais delineiam dois caminhos amplos de migração, dependendo da velocidade do progresso na computação quântica. Uma descoberta rápida exigiria um plano de emergência que pudesse ser executado em aproximadamente dois anos, priorizando velocidade e compatibilidade retroativa. Dito isto, tal cenário pressupõe uma forte coordenação entre mineradores, operadores de nós e carteiras.

Se o progresso for mais gradual, uma abordagem mais medida poderia desenrolar-se ao longo de até sete anos. Nesse caso, o Bitcoin poderia integrar assinaturas resistentes a quânticos através de uma soft fork, permitindo aos utilizadores optar por elas ao longo do tempo. Este caminho daria aos desenvolvedores mais espaço para refinar os designs e testar novos esquemas em condições do mundo real.

Propostas técnicas como BIP-360, BIP-347 e Hourglass já exploram como gerir a rotação de chaves, migração e atualizações de scripts de forma quântica-consciente. Além disso, esses esforços visam minimizar as perturbações, garantindo que outputs vulneráveis sejam movidos para codificações mais seguras antes que qualquer ataque quântico credível se materialize.

Melhores práticas operacionais para detentores de Bitcoin

Até que as mudanças no protocolo cheguem, as melhores práticas já podem reduzir a exposição. Evitar reutilização de endereços, mover regularmente UTXOs vulneráveis para destinos novos e limitar os saldos por endereço ajudam a mitigar o risco de concentração. No entanto, esses hábitos devem ser amplamente adotados para diminuir significativamente a vulnerabilidade sistémica.

Instituições e fornecedores de serviços também são encorajados a desenvolver materiais voltados para clientes que padronizem operações conscientes de quânticos. Orientações claras sobre como gerir outputs antigos, tipos de scripts e agendamento de migração podem ajudar os utilizadores a prepararem-se muito antes de qualquer emergência. Além disso, o fato de muitos scripts vulneráveis não serem amplamente utilizados em ambientes de produção modernos é visto como uma vantagem modesta.

Embora esses passos não possam eliminar ameaças enraizadas na matemática fundamental, podem comprar tempo. Também ajudam a garantir que, se uma migração para esquemas resistentes a quânticos se tornar urgente, menos moedas estarão presas em scripts legados difíceis de mover ou coordenar.

Sentimento da indústria e perspetiva futura

No setor, a computação quântica geralmente não é vista como uma ameaça iminente à segurança do Bitcoin. A maioria dos especialistas considera que os dispositivos atuais são demasiado fracos para ameaçar o ECDSA ou SHA-256 em escala. No entanto, opiniões divergem sobre a rapidez com que o panorama pode mudar.

Alguns investigadores e equipas de projeto alertaram que uma compromissão prática poderia ocorrer dentro de alguns anos, sob suposições favoráveis ao progresso do hardware. Diversas iniciativas sugeriram até datas possíveis em que o risco de chaves privadas do bitcoin poderia tornar-se material. Além disso, o investimento contínuo em pesquisa quântica mantém o tema em alta na agenda dos desenvolvedores preocupados com a segurança.

Por agora, as defesas do Bitcoin permanecem robustas, mas o planeamento para um mundo pós-quântico já está em andamento junto de órgãos de padrões, investigação de protocolos e engenharia de carteiras. A combinação de estratégias de migração proativas, melhores práticas de utilizador e inovação contínua em criptografia resistente a quânticos provavelmente determinará quão resiliente a rede se mostrará face a futuros avanços.

Resumindo, os avanços quânticos representam desafios a longo prazo para as assinaturas e mineração do Bitcoin, mas uma preparação medida, investigação de protocolos e melhorias na higiene operacional oferecem ao ecossistema um caminho claro para se adaptar ao longo do tempo.