Bitcoin évoluera pour répondre à la menace quantique

Mémoire d’initié

• Les progrès de l’informatique quantique, comme la puce Willow de Google, pourraient éventuellement remettre en question la sécurité du Bitcoin, mais les chercheurs affirment que le cadre open source de la crypto-monnaie lui permettra de s’adapter à des solutions résistantes aux quantiques.
• Les signatures numériques et les fonctions de hachage de Bitcoin, les piliers de sa sécurité, pourraient devenir vulnérables à l’informatique quantique, ce qui inciterait à développer des algorithmes résistants aux quantiques comme les signatures Lamport.
• La transition vers des systèmes résistants aux quantiques suivrait probablement l’historique des mises à jour incrémentielles de Bitcoin, bien que des défis tels que les adresses inactives et les oligopoles potentiels dans le secteur minier restent des préoccupations majeures.

L’essor de l’informatique quantique pourrait un jour menacer la sécurité fondamentale du Bitcoin, mais les chercheurs pensent que la cryptomonnaie s’adaptera.

La sécurité de Bitcoin repose sur deux piliers : les signatures numériques et les fonctions de hachage. Ces systèmes garantissent l’authenticité des transactions et l’intégrité de la blockchain. Cependant, les progrès de l’informatique quantique, tels que les récents développements de Google concernant la puce Willow, ont soulevé des inquiétudes quant à savoir si cette technologie pourrait compromettre les garanties de Bitcoin. Korok Ray, professeur spécialisé dans le Bitcoin et la théorie des jeux à la Texas A&M University, a abordé ces préoccupations dans un récent article. Forbes article.

Bien que l’informatique quantique ait le potentiel de perturber les crypto-monnaies, Ray a souligné que la nature open source de Bitcoin et sa communauté de développeurs proactive le rendent particulièrement adapté à son évolution. Il écrit que Bitcoin s’adaptera et ajoute que les chercheurs explorent déjà des solutions pour contrer les menaces quantiques.

Le rôle des signatures numériques

Les transactions Bitcoin reposent sur des signatures numériques pour prouver la propriété des fonds. Ces signatures utilisent des algorithmes mathématiques complexes pour garantir que seul le propriétaire légitime d’un portefeuille Bitcoin peut autoriser les transactions. Historiquement, Bitcoin utilisait l’algorithme de signature numérique à courbe elliptique (ECDSA), mais la mise à niveau Taproot de 2021 a introduit les signatures Schnorr, qui sont plus simples, plus privées et plus efficaces, selon Ray.

Cependant, ni les signatures ECDSA ni Schnorr ne sont résistantes aux quantiques. Les ordinateurs quantiques pourraient théoriquement briser ces systèmes en résolvant les problèmes cryptographiques sous-jacents de manière exponentielle plus rapide que les ordinateurs classiques. Pour résoudre ce problème, des chercheurs comme le collègue de Ray, Juan Garay de Texas A&M, étudient des alternatives telles que les signatures Lamport, considérées comme résistantes aux quantiques.

La mise en œuvre d’un nouveau schéma de signature suivrait probablement le même chemin que Taproot, qui était un « soft fork » rétrocompatible. Cela signifie que les utilisateurs peuvent volontairement migrer leurs fonds vers des adresses à sécurité quantique sans perturber l’ensemble du réseau. Cependant, les adresses inactives, comme celles liées au créateur pseudonyme de Bitcoin, Satoshi Nakamoto, posent un défi unique. Les décisions quant à l’opportunité de modifier ou de restreindre l’accès à ces adresses pourraient conduire à des débats controversés, nécessitant potentiellement un hard fork – une décision qui divisera la communauté Bitcoin.

Menaces sur les fonctions de hachage

Au-delà des signatures numériques, la sécurité de Bitcoin dépend également des fonctions de hachage, en particulier de l’algorithme SHA-256, écrit Ray. Les fonctions de hachage compressent les données en sorties de taille fixe, garantissant que même des modifications mineures des entrées produisent des résultats complètement différents. Ce mécanisme sous-tend à la fois le système de transaction de Bitcoin et son mécanisme de consensus de preuve de travail, qui valide les nouveaux blocs et sécurise la blockchain.

Les ordinateurs quantiques pourraient exploiter les vulnérabilités du SHA-256 en détectant des « collisions de hachage » ou en inversant le processus de hachage, leur permettant ainsi de manipuler les données de la blockchain. Dans le pire des cas, un ordinateur quantique pourrait exécuter une attaque à 51 %, permettant à l’attaquant de réécrire l’historique de la blockchain ou de doubler ses dépenses.

Cependant, Ray souligne que l’utilisation la plus rationnelle d’un ordinateur quantique dans ce contexte ne serait pas de perturber Bitcoin mais de dominer le minage de Bitcoin. En tirant parti de sa puissance de calcul, un mineur quantique pourrait résoudre de manière cohérente les énigmes mathématiques nécessaires pour ajouter de nouveaux blocs à la blockchain, marginalisant ainsi les mineurs traditionnels. Ce scénario transformerait l’exploitation minière d’une industrie mondiale décentralisée en un oligopole contrôlé par des entités dotées de capacités quantiques.

Pour atténuer ce risque, les développeurs de Bitcoin pourraient remplacer SHA-256 par une fonction de hachage résistante aux quantiques. Une telle mise à niveau nécessiterait un large consensus parmi les mineurs et les nœuds, mais est techniquement réalisable, compte tenu de l’historique des améliorations progressives de la crypto-monnaie.

Un défi à long terme

Malgré les risques théoriques, l’impact de l’informatique quantique sur Bitcoin n’est pas imminent. Construire et faire évoluer des ordinateurs quantiques capables de briser la cryptographie de Bitcoin reste une tâche monumentale, qui nécessite encore des progrès en matière de matériel et d’algorithmes.

De plus, à mesure que l’importance économique du Bitcoin augmente, les incitations à remédier aux vulnérabilités quantiques augmenteront également. La nature open source de Bitcoin favorise la collaboration entre les cryptographes, les développeurs et les universitaires, garantissant que les solutions peuvent être rigoureusement testées et déployées.

Une approche proactive

Même si Ray estime que la menace de l’informatique quantique pour Bitcoin est lointaine, son impact potentiel doit encore être pris en compte, en particulier la menace d’un oligopole technique ou, peut-être, dominé par quelques géants technologiques, comme Google ou NVIDIA.

« Pour éviter ce scénario, la solution la plus simple serait d’installer une fonction de hachage résistante aux quantiques à la place de SHA-256. Ce n’est pas hors de question, puisque les signatures Schnorr elles-mêmes utilisent des fonctions de hachage », écrit Ray. “Par conséquent, un système de signature résistant aux quantiques devrait être immunisé contre les fonctions de hachage.”