BITCOIN QUÂNTICO

O Futuro do Bitcoin em um Mundo Pós-Quântico

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Uma visão promissora de segurança pós-quântica.

Por Jeff.

Hoje, vivemos em uma era de inovação constante, onde a tecnologia evolui para enfrentar desafios globais e revolucionar sistemas que moldam nossas vidas. Entre esses sistemas, o Bitcoin se destaca não apenas como uma moeda digital, mas como uma base para um novo padrão monetário. No entanto, muita se fala de um desafio emergente: a computação quântica. Esta nova fronteira tecnológica gera muito FUD sobre os riscos de ameaça os fundamentos de segurança criptográfica que sustentam o Bitcoin e outros sistemas de segurança digitais.

Então surge a pergunta: como podemos garantir que o Bitcoin permaneça seguro em um mundo pós-quântico?

A conversa ficará um pouco mais técnica, mas, para facilitar a compreensão, incluí um glossário e referências ao final do artigo como apoio.

Seguindo…

É aqui que entra um conceito fascinante: a Great Script Restoration (GSR), ou Grande Restauração de Scripts. Essa proposta é um esforço para reativar e expandir certos opcodes do Bitcoin, ou instruções no código que podem transformar radicalmente a funcionalidade do sistema. Recentemente, um experimento realizado por Jonas Nick (Blockstream) focado em segurança pós-quântica explorou o uso do GSR para implementar assinaturas Winternitz, conhecidas como W-OTS, uma técnica que poderia proteger o Bitcoin contra ataques de computadores quânticos.

Jonas Nick é desenvolvedor e pesquisador em criptografia, é mestre em Ciência da Computação. Líder da equipe de Criptografia da Blockstream desde 2022, é mantenedor da libsecp256k1 e coautor dos BIPs 341 (Taproot), 340 (Schnorr Signatures) e MuSig2. Criador do nix-bitcoin, uma solução que facilita a instalação de nós Bitcoin com foco em segurança.

Agora, você pode estar se perguntando: o que são assinaturas Winternitz? Pense nelas como uma ferramenta matemática que permite verificar transações de maneira extremamente segura. No experimento, foi criado um novo opcode chamado CHECKWOTS, que verifica uma assinatura Winternitz dentro do Bitcoin Script. Este opcode, essencialmente, lê uma transação, verifica sua assinatura e garante que ela seja válida. Se não for, a transação falha. É um passo significativo em direção à criação de uma camada adicional de segurança para o Bitcoin.

Mas por que isso é importante? A computação quântica, embora ainda em seus estágios iniciais, tem o potencial de quebrar os esquemas de criptografia usados atualmente, como o ECDSA e Schnorr, que são a espinha dorsal da segurança do Bitcoin. Implementar técnicas como W-OTS, que são resistentes a ataques quânticos, é essencial para proteger o futuro do sistema.

Entretanto, a implementação deste conceito revelou desafios práticos. Primeiro, o script gerado para suportar W-OTS é enorme: 22kB para o script e 2kB para o witness. Em comparação, uma assinatura Schnorr usa apenas cerca de 60 bytes. Isso representa um aumento de 375 vezes no tamanho, o que mudaria significativamente a eficiência e a escalabilidade do Bitcoin. Além disso, a gestão da pilha — ou a forma como os dados são organizados durante a execução do script — continua sendo um desafio.

Apesar dessas dificuldades, o experimento trouxe descobertas promissoras. O GSR simplifica muitos aspectos técnicos, como operações aritméticas e manipulação de dados. Ele introduz opcodes mais flexíveis, tornando o desenvolvimento de scripts menos complicado. Embora a especificação atual do GSR ainda tenha lacunas, ela oferece um potencial claro para tornar os scripts do Bitcoin mais robustos e adaptáveis.

Outro avanço relevante foi a escolha da linguagem Lean 4 para implementar o interpretador do GSR. Lean 4 é uma linguagem que combina programação e prova formal de teoremas. Isso significa que podemos verificar matematicamente que o código funciona como deveria. Durante o experimento, por exemplo, foi provado que um script simples exigia pelo menos dois elementos na pilha para ser executado corretamente. Embora modesto, este resultado demonstra que podemos usar ferramentas avançadas para criar scripts seguros e verificáveis.

Então, o que aprendemos com isso? Primeiro, proteger o Bitcoin contra ameaças quânticas é possível, mas vem com custos. O aumento no tamanho do script é um obstáculo que precisa ser superado para que essa tecnologia seja prática. Segundo, as melhorias propostas pelo GSR oferecem uma base sólida para experimentação e inovação. E, finalmente, ao combinar linguagens avançadas como Lean 4 com o poder dos scripts Bitcoin, estamos construindo um caminho para a segurança verificável, onde cada linha de código pode ser confiável.

O futuro do Bitcoin em um mundo pós-quântico ainda não está definido, mas iniciativas como essas mostram que estamos nos movendo na direção certa. E, como este experimento demonstrou, a resposta pode estar em ideias que já estão ao nosso alcance, esperando para serem exploradas e desenvolvidas.

Inspirado no texto do criptografo Jonas Nick no X.

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Glossário

1. GSR (Great Script Restoration): Proposta para reintroduzir opcodes no Bitcoin, tornando os scripts mais versáteis e eficientes.

2. Opcode: Comandos usados no Bitcoin Script para executar operações.

3. Bitcoin Script: Linguagem de programação embutida no Bitcoin para definir regras de transação.

4. W-OTS (Winternitz One-Time Signature): Esquema de assinatura digital resistente a ataques quânticos.

5. Witness: Parte da transação Bitcoin que contém dados para validar scripts.

6. Lean 4: Linguagem de programação e provador de teoremas usada para verificar formalmente programas.

7. ECDSA: Algoritmo de assinatura digital usado atualmente no Bitcoin.

8. Schnorr: Esquema de assinatura digital mais eficiente e compacto que o ECDSA, mas vulnerável à computação quântica.

9. FUD (Fear, Uncertainty, and Doubt): Estratégia de comunicação que dissemina medo, incerteza e dúvida para influenciar percepções e decisões, muitas vezes usada em debates sobre criptomoedas para gerar desconfiança ou hesitação.

Referências

1. Mamatha, G. S., Dimri, N., & Sinha, R. (2024). Criptografia Pós-Quântica: Protegendo a Comunicação Digital na Era Quântica.

2. Halak, B., et al. (2024). Uma Ferramenta de Avaliação de Segurança para Análise de Ameaças Quânticas.

3. Mattsson, J. P., Smeets, B., & Thormarker, E. (2021). Criptografia Resistente a Quântica.

4. Bennett, C. H., et al. (1997). As Forças e Fraquezas da Computação Quântica. SIAM Journal on Computing.

5. Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST). (2024). NIST Lança os 3 Primeiros Padrões de Criptografia Pós-Quântica Finalizados.