Ethereum propõe segurança pós-quantica para US$ 104 bilhões em ETH stakeados

Desenvolvedores do ethereum deram um primeiro passo rumo à proteção da rede contra o impacto potencial da computação quântica, propondo uma reestruturação do contrato de depósito dos validadores da blockchain. As alterações planejadas poderão, eventualmente, permitir que o ethereum adote sistemas criptográficos projetados para resistir a ataques quânticos, ajudando a proteger cerca de US$ 104 bilhões em ether stakeado.

A proposta foi submetida na segunda-feira ao repositório de Propostas de Melhoria do Ethereum sob a designação provisória EIP-8394. Ela substituiria a estrutura criptográfica fixa do contrato de depósito por um framework mais flexível, capaz de acomodar diferentes tamanhos de chave e armazenar informações identificando o esquema criptográfico utilizado para cada depósito de validador.

Cerca de 42,4 milhões de ETH estão atualmente bloqueados no sistema de staking do Ethereum, com validadores confiando em assinaturas BLS baseadas em criptografia de curva elíptica.

O sistema é altamente eficiente porque permite que um grande número de assinaturas de validadores seja combinado em uma única assinatura compactada, reduzindo a quantia de dados necessária para manter o mecanismo de consenso do ethereum.

No entanto, essa eficiência poderia se tornar uma vulnerabilidade se computadores quânticos atingirem um nível de poder computacional capaz de executar o algoritmo de Shor. Tal máquina poderia potencialmente quebrar as suposições matemáticas por trás da criptografia de curva elíptica e permitir que atacantes falsifiquem credenciais de validadores.

O contrato de depósito existente do ethereum impõe limites fixos aos dados criptográficos, permitindo chaves públicas de 48 bytes e metadados de assinatura de 96 bytes. Esses parâmetros foram projetados em torno do BLS e deixam pouco espaço para esquemas criptográficos pós-quânticos significativamente maiores.

Sob o novo design proposto, o contrato suportará chaves ou credenciais de até 8.192 bytes. Cada depósito também especificará o esquema criptográfico que utiliza, permitindo que o ethereum introduza padrões adicionais ao longo do tempo.

BLS seria inicialmente identificado como esquema zero, enquanto futuras Propostas de Melhoria do Ethereum poderiam estabelecer opções criptográficas adicionais.

O contrato proposto teria três estágios de operação: desativado, BLS ativado e BLS aposentado.

A fase final impediria permanentemente novos validadores de se juntarem à rede com credenciais BLS. No entanto, os validadores existentes não seriam imediatamente afetados pela transição.

A proposta também eliminaria o mecanismo de processamento de depósitos que tem sido usado desde que o ethereum introduziu o staking em 2022. Em vez disso, essa funcionalidade seria transferida para o novo framework já responsável por saques de validadores e outras atualizações relacionadas a validadores.

Ativar o contrato redesenhado exigiria um fork coordenado envolvendo tanto a camada de execução quanto a camada de consenso do ethereum. Os endereços finais do contrato e o cronograma de implantação ainda não foram determinados.

Thomas Coratger, um dos três autores da proposta, disse no X que Ethereum e Bitcoin estão ambos avançando em direção a assinaturas baseadas em hash como uma possível solução para a era pós-quantum.

Alguns esquemas baseados em hash sem estado padronizados pelo National Institute of Standards and Technology podem exigir aproximadamente 8 KB por assinatura, correspondendo amplamente à capacidade proposta de 8.192 bytes.

Alternativas stateful mais compactas, entretanto, dependem de contadores que introduzem seus próprios riscos de segurança. Reutilizar uma chave de assinatura stateful mesmo uma única vez pode potencialmente comprometer a chave privada correspondente.

Como observou o Coratger, a transição para a criptografia pós-quântica não é simplesmente uma questão de substituir um algoritmo por outro.

A proposta surge amid avisos crescentes sobre o impacto potencial da computação quântica nas redes blockchain.

Pesquisa publicada pelo Google Quantum AI em março identificou cinco possíveis caminhos de ataque quântico direcionados ao ethereum. O estudo estimou que mais de US$ 100 bilhões em ativos em carteiras, sistemas de staking, contratos inteligentes e redes de camada 2 poderão eventualmente ser expostos a ataques quânticos.

Separadamente, a empresa de segurança quântica Project Eleven estimou em maio que a probabilidade de desenvolver uma máquina capaz de quebrar assinaturas de curva elíptica poderia exceder 50% até 2033, enquanto identificou 2030 como um cenário possível mais precoce.

A empresa também estimou que mais de 65% de todo o ETH está armazenado em endereços cujas chaves públicas já são visíveis na blockchain, potencialmente aumentando sua exposição se computadores quânticos se tornarem capazes de explorar os atuais padrões criptográficos.

A proposta de depósito do validador representa apenas uma parte da estratégia mais ampla do Ethereum pós-quantum.

Uma proposta separada, a EIP-8141, está sendo considerada para inclusão na atualização Hegotá prevista para o final deste ano. Ela permitiria que contas padrão de ethereum mudassem para diferentes esquemas criptográficos sem exigir que os usuários transfiram seus ativos para um novo endereço da carteira.

Juntas, as duas propostas abordariam ambos os lados do ecossistema do ethereum: os validadores responsáveis por garantir a rede e os usuários comuns que detêm ativos nela.

A Ethereum Foundation estabeleceu um objetivo aproximado para 2029 para concluir as alterações principais no protocolo necessárias para enfrentar os riscos da computação quântica.

A abordagem do ethereum sugere que a rede está tratando a computação quântica como um risco de infraestrutura a longo prazo, em vez de esperar até que a tecnologia se torne poderosa o suficiente para ameaçar a criptografia existente. O contrato de depósito proposto é particularmente importante, pois substituir um sistema criptográfico central após um ataque se tornar tecnicamente viável poderia ser muito mais disruptivo do que preparar a infraestrutura com antecedência.

No entanto, a transição não será direta. Assinaturas pós-quânticas geralmente exigem mais dados e podem introduzir novos compromissos operacionais, enquanto o ethereum precisa coordenar mudanças entre validadores, usuários, aplicações e ambas as camadas de seu protocolo.

A questão central, portanto, não é se o ethereum poderá eventualmente adotar criptografia resistente a quantum, mas se ele poderá concluir a transição cedo o suficiente sem comprometer a eficiência e a descentralização que sustentam a rede hoje. Se a computação quântica se desenvolver mais rápido do que o esperado, a capacidade do ethereum de migrar gradualmente, em vez de reagir sob pressão, poderá se tornar um dos testes mais importantes de sua resiliência a longo prazo.