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viernes, mayo 29, 2026

Los Papers Académicos de los algoritmos PQC de Autenticación y Firma Digital en la Ronda 3 del NIST

Recientemente el NIST hizo la selección de los nueve algoritmos de Firma Digital y Autenticación Post-Cuántica (PQC) que han avanzado a la Tercera Ronda del proceso de estandarización de firmas adicionales del NIST. Por supuesto, quería estudiarlos un poco, y aprender cómo funcionan, así que he estado buscando sus papers y leyendo un rato sobre ellos.

Figura 1: Los Papers Académicos de los algoritmos PQC de
Autenticación y Firma Digital en la Ronda 3 del NIST

Aún me queda mucho que leer, y el proceso irá avanzando, pero mientras que sigo aprendiendo algo de ellos, os dejo aquí la colección de papers académicos, y especificaciones técnicas de cada uno de ellos, que saldrán en la siguiente edición del libro de Quantum Security cuando la construyamos. De todo ello hablé en su momento en el Foro de Ciberseguridad que llevo en MyPublicInbox, por si quieres apuntarte.

Figura 2: Quatum Security: Tecnología Cuántica & Ciberseguridad.
Criptográfica Cuántica y Post-Cuántica. 
Nuestro nuevo libro en 0xWord escrito por: Chema Alonso,
Pablo González, Fran Ramírez, Carmen Torrano, Daniel Romero,
Javier Álvarez, Mario Piattini, Iker Pastor, Pablo García Bringas

A continuación tienes la lista de los nueve algoritmos, con una muy breve descripción de los mismos, y los enlaces a los papers académicos, para que comiences tú a leer sobre ellos hoy mismo, que el mundo PQC está ya aquí.

1. FAEST

Basado en el paradigma VOLE-in-the-Head y funciones simétricas probadas como AES, ofreciendo una seguridad matemática muy robusta. Destaca por tener claves públicas y privadas extremadamente pequeñas, ocupando apenas unas pocas decenas de bytes. Sus firmas son de tamaño moderado, aunque requiere un esfuerzo computacional mayor en los procesos de firma y verificación.
    2. HAWK

    HAWK es un esquema de firma digital (utilizado para autenticación) basado en retículos (lattices). Es especialmente relevante porque fue seleccionado por el NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU.) para avanzar a la Ronda 2 del proceso de estandarización de firmas digitales adicionales de criptografía post-cuántica (PQC).

    3. MAYO

    Algoritmo multivariante basado en el esquema tradicional Oil and Vinegar (UOV), pero optimizado para entornos modernos. Logra claves públicas significativamente más pequeñas combinando los polinomios mediante una estructura matemática modificada. Mantiene firmas muy cortas y un proceso de verificación sumamente veloz, siendo ideal para dispositivos con hardware limitado.

    4. MQOM (MQ on my Mind)

    Utiliza el paradigma MPC-in-the-Head (computación multi-parte) aplicado al problema cuadrático multivariante (MQ). Su seguridad depende directamente de la dificultad de resolver sistemas de ecuaciones polinomiales que carecen de estructura cíclica. Genera claves públicas diminutas, aunque el tamaño de sus firmas es relativamente grande debido a las pruebas de conocimiento cero.

    Variante del clásico Unbalanced Oil and Vinegar que introduce anillos de cociente (QR) para estructurar la clave pública. Consigue reducir drásticamente el descomunal tamaño de las claves del UOV tradicional mediante el uso de matrices cíclicas. Conserva intactas las grandes ventajas del esquema original: firmas ultra cortas y una altísima velocidad de verificación.
    6. SDitH (Syndrome-Decoding-in-the-Head)

    Utiliza la técnica Syndrome Decoding in the Head, uniendo códigos correctores de errores con pruebas de conocimiento cero. Su seguridad descansa sobre el problema de decodificación por síndrome, un pilar de la criptografía basada en códigos muy estudiado. Ofrece claves públicas compactas y un rendimiento equilibrado, a cambio de generar firmas de tamaño moderado-alto.


    7. SNOVA

    Esquema multivariante no conmutativo que aplica la estructura de UOV sobre álgebras matriciales en vez de campos finitos. Esta innovación matemática permite encoger drásticamente las claves públicas en comparación con cualquier UOV estándar. Produce firmas pequeñas y procesos rápidos, posicionándose como una alternativa muy eficiente para sistemas con restricciones de memoria.

    8. SQIsign 

    Basado en isogenias de curvas elípticas supersingulares, destaca por ofrecer las firmas más pequeñas de toda la criptografía post-cuántica. Sus claves públicas son también diminutas, lo que optimiza al máximo el uso de ancho de banda en las comunicaciones de red. El principal inconveniente es su alta carga computacional, requiriendo algoritmos matemáticos complejos y lentos para firmar.

    9. UOV (Unbalanced Oil and Vinegar)

    Esquema multivariante clásico (Unbalanced Oil and Vinegar) que cuenta con décadas de madurez y un análisis de seguridad muy estable. Genera firmas extremadamente cortas y ofrece una de las velocidades de verificación más rápidas de la competencia. Su gran desventaja radica en el enorme tamaño de sus claves públicas, las cuales requieren decenas de kilobytes para operar.
    Si te interesan estos temas, te recomiendo que te apuntes al Foro Online Público que funciona desde Septiembre del año pasado en MyPublicInbox, donde se comparten temas de Quantum & Post-Quantum Securrity, así que si quieres estar informado puedes entrar libremente y suscribirte.
    Si vas a estar en el foro, te recomiendo que te bajes la app de MyPublicInbox para iPhone o la app de MyPublicInbox para Android, para que te sea más fácil seguir la conversación desde tu teléfono en cualquier momento. Además, aquí te dejo todos los artículos que he publicado en este blog sobre estos temas por si quieres leer con calma todo. 
    Espero que estos temas te estimulen a ir haciendo cada día más cosas con las tecnologías alrededor del mundo cuántico, porque cada día vamos a ver nuevos avances al respecto. 

    ¡Saludos Malignos!

    Autor: Chema Alonso (Contactar con Chema Alonso)  


    Publicado por Chema Alonso a las 8:01 a. m. 0 comentarios

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    miércoles, diciembre 31, 2025

    Dyber: Hardware-Accelerated Post-Quantum Cryptography (PQC)

    La amenaza que los Quantum Computers es para la criptografía moderna ha dejado de ser una preocupación teórica para convertirse en una realidad apremiante, como vemos en estos últimos meses, donde todo se está acelerando. Una de las preocupaciones de muchos técnicos es el coste computacional y el tamaño de las claves, lo que sin duda tiene un impacto en el rendimiento del sistema. 
    Esto lo pudimos ver en el último White Paper de MasterCard de "Migration to Post-Quantum Cryptography" donde se hace especial hincapié en estos aspectos, como so dejé publicado. Allí se analiza el impacto en TPS (Transacciones por Segundo) y en tamaños en Bytes de cada algoritmo y cada tipo de clave, además del grado de reducción que van a tener los diferentes servicios.
    Ante este panorama, empresas innovadoras como Dyber, una startup fundada en 2024 especializada en Ciberseguridad y Criptografía Post-Quantum, proponer soluciones concretas de aceleración por hardware específicamente diseñado para implementar de manera eficiente los algoritmos PQC estandarizados por el NIST. 

    Si quieres aprender de este mundo, te recomiendo encarecidamente que te compres el libro de "Quatum Security: Tecnología Cuántica & Ciberseguridad. Criptográfica Cuántica y Post-Cuántica" donde hablamos de todo esto.Dyber ofrece una arquitectura de aceleración criptográfica diseñada desde cero para intentar resolver - o ayudar a mitigar el impacto de -  el desafío del rendimiento en la adopción de Criptografía Post-Cuántica. El núcleo de su propuesta está en dos líneas de productos complementarias. Primero, su acelerador QUAC 100, una tarjeta PCIe de alto rendimiento que promete entre 100 y 1000 veces más velocidad que implementaciones puramente software. 

    Segundo, sus IP-Cores criptográficos agnósticos con respecto a la arquitectura, diseñados para integrarse en cualquier System-on-Chip (SoC), permitiendo que fabricantes de semiconductores incluyan capacidades PQC directamente en sus chips.

    Figura 6: IP-Core Portfolio

    Dyber se enfoca específicamente en los algoritmos que NIST estandarizó en 2024: CRYSTALS-Kyber (ML-KEM para encapsulación de claves), CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA para firmas digitales) y SPHINCS+ (SLH-DSA para funciones de hash). Todos ellos se basan en esquemas basados en lattices  que ofrecen un equilibrio entre seguridad, eficiencia y tamaño de claves en comparación con otros candidatos, como FrodoKEM que fue descartado por el NIST.

    Figura 7: Algoritmos acelerados por los IP Cores de Dyber

    Los algoritmos PQC, aunque resistentes a ataques cuánticos, conllevan un costo computacional más alto que la criptografía clásica basada en RSA y Curvas Elípticas. Esta es la razón por la que la aceleración hardware es un elemento que se está estudiando e intensificando, al igual que se ha hecho con otras muchos algoritmos clave en el pasado que hoy cuentan con hardware específico. Las ventajas que propone son:

    1. Mejora Dramática de Rendimiento

    Las implementaciones puramente software de Kyber y Dilithium pueden ser significativamente más lentas que sus contrapartes clásicas. Algunos estudios académicos demuestran que la aceleración hardware hecha con arquitecturas concretas puede lograr mejoras de 100 a 1000 veces en operaciones específicas como la Transformada Teórica de Números (NTT), que es fundamental en todos los algoritmos Lattice-based. La tarjeta QUAC 100 de Dyber hace uso de esta mejora teórica en un producto comercial viable para centros de datos y sistemas empresariales.

    2. Eficiencia Energética

    En sistemas embedded y dispositivos IoT, - donde también deberemos desplegar PQC - la energía es un recurso crítico. Al reducir con aceleración hardware los cálculos se consigue realizar con menor consumo de potencia. Se estiman, mejoras de un 30% de energía, por eso se han focalizado en las construcción de IP Cores para SoC.

     3. Portabilidad y Flexibilidad Arquitectónica

    A diferencia de soluciones monolíticas, los IP Cores de Dyber están diseñados para ser agnósticos respecto a la arquitectura del SoC. Esto significa que pueden integrarse en FPGA, ASIC, o procesadores RISC-V con mínimas adaptaciones. 

    4. Resistencia Contra Side-Channel Attacks

    La aceleración hardware bien diseñada puede proporcionar protección natural contra ciertos ataques de canal lateral (side-channel attacks) como análisis de potencia o timing attacks. Al encapsular operaciones criptográficas en circuitos especializados, es más fácil garantizar que los tiempos de ejecución sean constantes, eliminando una clase común de vulnerabilidades que afectan a implementaciones software.

    El mundo del PQC está aquí, y hay que empezar a implementarlo. Ya hablamos de qué cantidad de tráfico de Internet está lista con PQC hoy en día, pero si conocemos la regla del 80-20 bien, sabemos que la parte final va a ser la más compleja de completar, así que propuestas como esta seguro que ayudan. Hay que entender que la necesidad de PQC es porque ya tenemos bien documentado el ataque de Shor, que ejecutado en una computadora cuántica suficientemente potente podrá romper RSA y ECC en tiempo polinomial. 

    Figura 8: Algoritmo de Shor en Wikipedia en Español

    Y aunque aún no estén aquí los Quantum Computers, es mucho peor saber que existe la amenaza del "Harvest Now, Decrypt Later" donde los adversarios registran comunicaciones cifradas hoy para descifrarlas en el futuro cuando dispongan de los Quantum Computers. Esta urgencia ha impulsado mandatos gubernamentales, planes de empresas y requerimientos de Quantum Readiness y Quantum Safe por todo el mundo. Aquí te dejo todos los artículos que he publicado en este blog sobre estos temas por si quieres leer con calma todo. 
    El impacto de PQC con Aceleración por Hardware

    Los algoritmos que Dyber busca acelerar son fundamentalmente diferentes de la criptografía clásica. Kyber (ML-KEM) es un mecanismo de encapsulación de claves basado en el problema Learning With Errors (LwE) - similar a FrodoKEM - sobre Módulos de Lattices (MLWE). Ofrece tres niveles de seguridad: 512, 768 y 1024 bits, con NIST recomendando 768 como nivel de seguridad por defecto. Sus fortalezas son la velocidad en la generación de claves y pequeños tamaños de ciphertext.

    Dilithium (ML-DSA) es un algoritmo DSA basado en MLWE y el problema Shortest Integer Solution que proporciona autenticación y no-repudio, reemplazando a ECDSA y RSA-PSS en protocolos como TLS. A diferencia de SPHINCS+ (basado en funciones hash), Dilithium ofrece menores tamaños de firma mientras mantiene operaciones rápidas de verificación.

    Figura 9: Algoritmos de Signature PQC

    SPHINCS+ (SLH-DSA) representa una aproximación completamente diferente: basada únicamente en funciones hash resistentes a colisiones (SHA-256 o SHAKE256), sin asumir la dureza de ningún problema algebraico específico. Aunque produce firmas mayores, ofrece una garantía de seguridad más conservadora y diversifica los estándares de NIST, y en BitCoin es el que se está evaluando para desplegar lo antes posible.

    La aceleración hardware es particularmente valiosa para algoritmos como Kyber y Dilithium porque sus operaciones core - transformadas teóricas de números (NTT/INTT), multiplicaciones polinomiales, operaciones de hash (SHA-3, Ascon) -  son altamente paralelizables y pueden beneficiarse enormemente de hardware especializado. Y seguramente, dentro de unos años, la evolución de las arquitecturas de hardware avanzada vendrán con soluciones similares integradas en todos los equipos.

    Más sobre Quantum Security


    Además, si te gustan estos temas, puedes participar, comentar y aprender en el Foro de Quantum Security al que puedes conectarte con tu cuenta de MyPublicInbox. Primero inicia sesión con tu cuenta de MyPublicInbox, y luego visita este enlace para poder entrar en el foro.

    Para profesionales de ciberseguridad y arquitectos de infraestructura, este tipo de propuestas de Dyber merece atención como potencial solución en la transición inevitable a PQC que vamos a hacer en el futuro (muy) cercano. A mí me ha encantado la propuesta.

    ¡Saludos Malignos!

    Autor: Chema Alonso (Contactar con Chema Alonso)  


    Publicado por Chema Alonso a las 6:01 a. m. 0 comentarios

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    viernes, diciembre 26, 2025

    El White Paper de MasterCard que urge a pasar a Quantum Safe: Post-Quantum Cryptography (PQC) & Quantum Key Distribution (QKD)

    Son muchas ya las industrias, instituciones públicas, gobiernos y empresas que tienen para el año proyectos y estrategias de migración a Quantum Safe para evitar el problema que pueda suponer en la seguridad de sus tecnologías la aparición de los Quantum Computers.
    Y es que aunque aún no estén aquí, el riesgo a que los adversarios estén recogiendo el tráfico cifrado con protocolos inseguros frente a ordenadores cuánticos - el famoso "Harvest Now, Decrypt Later" - está haciendo que la industria se esté moviendo rápido.

    Revisando los datos del tráfico HTTP con Post-Quantum en Radar de Cloudflare del día 24 de Diciembre, podemos ver que el 43% del mismo está usando algoritmos de Post-Quantum Cryptography, al menos, en modo híbrido. Si quieres aprender de este mundo, te recomiendo encarecidamente que te compres el libro de "Quatum Security: Tecnología Cuántica & Ciberseguridad. Criptográfica Cuántica y Post-Cuántica" donde hablamos de todo esto.
    Ahora ha sido el equipo de R&D de MasterCard quién ha publicado un White Paper titulado "Migration to post-quantum cryptography" donde insta a las empresas de la industria financiera del mundo a tomarse en serio este riesgo y tomar estrategias de aplicación de Post-Quantum Cryptography urgentemente, además de evaluar el impacto de las soluciones de Quantum Key Distribution.

    De este problema hemos hablamos mucho por el blog, y por eso tienes muchos artículos que te ayudarán a entender las tecnologías y la problemática. El último de ellos era justo sobre cómo BitCoin estaba preparándose para afrontar este problema de los Quantum Computers, que es uno de los temas que también toca el WhitePaper de hoy. Aquí te dejo todos los artículos por si quieres leer con calma todo. 
    Si miramos el índice del White Paper de MasterCard, podemos ver que está organizado de una manera muy lógica. En la PARTE I se centra en explicar el riesgo de la llegada de los ordenadores cuánticos desde el punto de vista de la ciberseguridad y cuáles son las soluciones más importantes a tomar cuanto antes y por qué.

    Figura 4: Índice del white paper "Migration to post-quantum cryptography"

    En la PARTE II habla de cómo gestionar el riesgo con el uso de PQC como parte de la gestión del riesgo para diseñar soluciones Quantum Safe. En la PARTE III habla de las regulaciones y los requerimientos por el mundo respecto a Quantum Safe, y analiza las soluciones de PQC y QKD, que es importante entender las diferencias.

    La PARTE IV se centra en las implicaciones técnicas de los despliegues de PQC, para que las industrias estén preparadas para entender el impacto en recursos que van a tener, y la PARTE V insta a la migración a PQC con un plan de migración a Quantum Safe. Muy claro y bien organizado.

    Figura 5: Resiliencia de la Criptografía actual a los Quantum Computers

    Esta primera tabla que os dejo en la imagen anterior es quizá la más clara en cuanto a los riesgos que generan los ordenadores cuánticos en el mundo de la criptografía actual. En ella se tienen los algoritmos de criptografía actual, la estimación de cuánto tiempo aguantarían un ataque con un ordenador cuántico, y cuál es la recomendación urgente para mitigar el riesgo.
    Además, la tabla recoge dónde se aplican el Algoritmo de Shor y el Algoritmo de Grover de los que hemos hablado mucho por aquí, que son dos de las grandes amenazas para la criptografía clásica actual de Criptografía de Curva Elíptica y RSA.
    En la Tabla 1 del White Paper de MasterCard se utiliza el Quantum Security Parameter (qs) como indicador de cuánto de riesgo tiene hoy el uso de cada uno de los algoritmos criptográficos, siendo el menor valor el que más riesgo tiene, y el más alto el que menos riesgo tiene... aún. 

    Ya sabéis que para un banco todo es una gestión de riesgos, y creedme que ellos ya gestionan muchos de los ataques al dinero digital, o e-money. El libro de "Show me the (e-)money. Hacking a sistemas de pagos digitales" es una joya explicando todos ellos.

    Quantum Key Distribution

    Una de las partes que trata el White Paper de MasterCard en detalle, como se especifica en el índice, es la utilidad de las tecnologías Quantum Key Distribution (QKD), utilizadas para intercambiar claves de cifrado en enlaces punto a punto. La idea es tan sencilla como enviar la clave criptográfica por un canal cuántico usando la medición del spin de una partícula cuántica. Si Eve intercepta la señal y mide ese spin para acceder a la clave,  al medir su spin, éste es modificado, por lo que la clave que recibe Bob es incorrecta y se detectará.

    Figura 9: Enlace QKD

    Es decir, desde el punto de vista de la criptografía, si una clave de cifrado se envía usando QKD de Alice a Bob y Eve, el atacante, la intercepta en tránsito y accede a la clave, entonces esta clave sería destruida y Bob nunca llegaría a leer cuál era la clave original, por lo que no habría comunicación y se detectaría la intrusión. 

    Este tipo de enlaces QKD llevan años ya desplegándose en la industria, y en el white paper tenéis múltiples ejemplos de uso de estas situaciones en la industria, que pueden ser de utilidad para fortificar aún más el cifrado de las comunicaciones en tipos de conexiones muy especiales, como enlaces punto a punto entre bancos, comunicaciones entre instituciones gubernamentales, centros de intercambio de acciones de bolsa, o para conexiones entre centros de datos e infraestructura cloud.
    Sin embargo, no es una solución completa para ser Quantum Safe, y para eso hay que utilizar tecnologías PQC sí o sí, como explica la siguiente tabla donde se comparan ambas soluciones.

    Figura 12: Comparación QKD y PQC

    En la tabla anterior se deja claro que Post-Quantum Cryptography puede ser una solución completa Quantum Safe, mientras que Quantum Key Distribution es una capa de protección adicional tanto para soluciones PQC como para criptografía basada en RSA y ECC.

    Vista la parte de la necesidad, de la solución criptográfica, y la comparación entre QKD y PQC, llega la última parte del documento que tiene que ver con el impacto en rendimiento de las soluciones de Post-Quantum Cryptography.

    Impacto en Rendimiento de PQC

    El White Paper de MasterCard dedica un montón de información para que los equipos técnicos puedan hacer un buen análisis del impacto que van a tener en sus sistemas la aplicación de las soluciones de Post-Quantum Cryptogrpahy. En la siguiente tabla hay un estudio del impacto de cada uno de los algoritmos PQC en Transacciones Por Segundo (TPS), siendo menor este número cuanto más seguro y de mayor tamaño son las claves.

    También hay un estudio del impacto en tamaños para medir los almacenamientos y consumos de ancho de banda que puede suponer aplicar los diferentes algoritmos PQC, como podéis ver en la siguiente tabla, donde están los tamaños de las claves de encapsulación y desencapsulación, la texto cifrado y la clave compartida utilizada en los algoritmos de KEM (Key Exchange Mechanism) para el intercambio de las claves, y el tamaño de las claves de firma de los algoritmos de DSA (Digital Signature Algorithm).
    Por supuesto, la suma de menos TPS y más tamaños de clave, tiene un impacto directo en el rendimiento del sistema, así que han puesto a disposición dos tablas comparativas. La primera, un gráfico detallado con los coeficientes de ralentización de las soluciones PQC en las capas de cifrado TLS dependiendo de los algoritmos y los tamaños de claves utilizados. 

    Muy interesante ver como un SPHINCS+, conocido como SLH-DSA (Stateless Hash-based Digital Signature Algorithm) es el doble de lento en despliegues PQC puros que un ECDSA (Eliptic Curve Digital Signature Algorithm).

    Este impacto es más dispar, e incluso puede llegar a ser mayor, en entornos híbridos, así que cuanto antes tengas los despliegues completos hechos en modo puro, menor será el impacto de las soluciones PQC en la industria de la tecnología.

    Más sobre Quantum Security


    También puedes participar, comentar y aprender, además, en el Foro de Quantum Security al que puedes conectarte con tu cuenta de MyPublicInbox. Primero inicia sesión con tu cuenta de MyPublicInbox, y luego visita este enlace para poder entrar en el foro.

    Como ves, el mundo de la tecnología nos exige seguir aprendiendo día a día, así que espero que tomes fuerzas durante estas fiestas, y estés a tope para el año que viene que vamos a tener que seguir el ritmo de la tecnología con más intensidad que nunca.

    ¡Saludos Malignos!

    Autor: Chema Alonso (Contactar con Chema Alonso)  


    Publicado por Chema Alonso a las 6:01 a. m. 0 comentarios

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    miércoles, diciembre 17, 2025

    Bitcoin vs Quantum Computers: Hora de pasar a Post-Quantum Cryptography

    Es probable que hayas visto titulares alarmantes como ”Los ordenadores cuánticos acabarán con Bitcoin”. Aunque suena a ciencia ficción, estos anuncios no son puro sensacionalismo. Como dice el refrán: donde hay humo, puede haber fuego. Sin embargo, lejos de tratarse de una noticia catastrófica, lo que realmente reflejan es una situación muy distinta: La comunidad cripto es consciente de este desafío. 

    Y por ello, con vistas al futuro y, con notable previsión, ya está trabajando en la evolución de los sistemas de seguridad que soportan la ciptomoneda por excelencia el Bitcoin. El objetivo no es esperar a que llegue el problema, sino construir soluciones sólidas con tiempo, preparándose así para la era cuántica mucho antes de que se haga realidad.

    ¿Qué es el Blockchain y por qué es vulnerable a los Quantum Computers?

    Imagina que Bitcoin funciona con una inmensa caja fuerte de cristal que todos pueden ver, pero solo tú tienes la llave de tu compartimento. Ese cristal transparente y compartido es, en esencia, una Blockchain o cadena de bloques: un libro de contabilidad digital, descentralizado e imposible de alterar, donde cada transacción se anota en bloques enlazados con criptografía.

    Figura 2: Entender e investigar BlockChain & BitCoin
    de Felix Brezo y Yaiza Rubio en 0xWord

    Esto crea un historial seguro y accesible, que no depende de bancos ni intermediarios, y que sirve para registrar desde criptomonedas hasta contratos o propiedad intelectual, garantizando confianza a través de la transparencia y la tecnología.

    Figura 3: Diagrama de Blockchain en Bitcoin

    Hoy en día, esa clave se basa en las firmas digitales de ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) o Algoritmo de Firma Digital de Curva Elíptica. Un método criptográfico de clave pública que usa matemáticas de curvas elípticas para crear firmas digitales eficientes y seguras considerada inviolable para los ordenadores clásicos, y que se explica en detalle en el libro de Cifrado de las comunicaciones digitales: de la cifra clásica a RSA 2ª Edición de 0xWord.
    Como podemos ver en el artículo de "Cuánto del tráfico en Internet funciona con Post-Quantum Cryptography", los resultados arrojan que todavía el despliegue mayoritario en Internet para los algoritmos de Firma Digital sigue siendo de criptografía tradicional, basada en RSA y ECDSA SHA, como se ve en la gráfica siguiente.
    Pero aquí es donde entran en juego los ordenadores cuánticos, que procesan la información de una forma radicalmente distinta, aprovechando las propiedades de la mecánica cuántica. Y ya se conocen algoritmos para romper RSA y los algoritmos de ECC (Elliptic Curve Cryptography) como ECDSA cuando existan los equipos cuánticos del tamaño necesario para ejecutarlos.

    Éste es el caso del propuesto por Peter Shor, que permite factorizar los números enteros en tiempo asintótico de O((logN)^3) y espacial de O(logN). Este algoritmo no es nuevo y, como explica la Wikipedia, en el año 2001 se puedo aplicar en un ordenador cuántico de 7 Qbits para descomponer 15 en 3 y 5.
    Hoy en día, los investigadores están buscando encontrar nuevas formas de atacar el problema de romper RSA y los ECC desde varios puntos diferentes, que ayuden a reducir la complejidad desde diferentes puntos de vista. 

    El primero de ellos, intentando encontrar algoritmos que factoricen números enteros grandes de forma más eficiente. En el año 2021, el matemático alemán Claus-Peter Schnorr publicó el artículo académico de "Fast Factoring Integers by SVN Algorithms", que propone un método más eficiente para intentar que las computadoras clásicas pudieran romper RSA y ECC, pero no escala tanto  - por ahora - como para ser una amenaza real para los algoritmos de hoy en día.
    Por otro lado, es cierto que las Computadoras Cuánticas - no orientadas a este problema, sino generalistas - avanzan cada vez más deprisa y, en cuanto estas lleguen, podrán implementar el algoritmo de citado anteriormente de Peter Shor, lo que obliga a trabajar y pensar en los algoritmos de Post-Quantum Encryption y a tener una estrategia de reemplazo en todos los rincones. 

    Pero cuando lleguen los ordenadores cuánticos, con uno lo suficientemente potente, aplicando el algoritmo de Shor, se podría descifrar la clave privada a partir de la pública, rompiendo la seguridad matemática de Bitcoin. en cuestión de horas.

    La solución: Cambiar la criptografía ECC y pasar a Post-Quantum Cryptography

    Hemos visto que, con los métodos de criptografía actuales, los ordenadores cuánticos podrían llegar a descifrar nuestra clave privada y realizar transacciones en nuestro nombre, poniendo en riesgo activos digitales como las criptomonedas. Aunque es un escenario preocupante, lo cierto es que no ha pillado a nadie desprevenido. 
    El problema no está en la tecnología subyacente, como el Blockchain, sino en cómo protegemos las claves hoy. Por eso, la comunidad de Bitcoin Core ya está trabajando activamente, evaluando el impacto real de la computación cuántica y buscando soluciones de PQC (Post-Quantum Cryptography) para mantener la seguridad a largo plazo.

    Figura 9: Algoritmos de Signature PQC

    Aunque el tema es delicado, ya que obliga a cambiar las bases del código de Bitcoin y esto requeriría un "Hard Fork" que afectaría a toda la red, desde desarrolladores hasta mineros, ya hay propuestas concretas sobre la mesa. Recientemente, investigadores de Blockstream han planteado una solución: migrar hacia firmas basadas en hash, específicamente un esquema basado en SLH-DSA (Formerly SPHINCS+)

    ¿Por qué esta opción?

    A diferencia de la criptografía actual, éste método es resistente y robusto frente a la llegada de los posibles ataques basados en Quantum Computers. Sería como cambiar una cerradura común por una de titanio reforzado. Además es una solución conservadora, ya que solo cambia una pieza concreta que son los algoritmos de firmas, lo que ayudaría a evitar el problemas. Estas firmas basadas en hashes se fundamentan en principios que llevamos usando y estudiando décadas, lo que aporta confianza a la comunidad de desarrollo. 

    El único inconveniente es práctico, ya que como sabemos, las claves de cifrado en los algoritmos PQC ocupan más espacio y consumen más ciclos de computación, lo que podría hacer que las transacciones fueran más pesadas y más lentas, y ya hay un debate técnico activo sobre cómo implementarlas sin ralentizar la red ni saturar la cadena de bloques. 

    Conclusión

    Lo que estamos viendo no es el pánico ante una catástrofe, sino una evolución planificada. Las propuestas que se están discutiendo son el equivalente digital a renovar el sistema de seguridad de un banco años antes de que se inventen las herramientas para robarlo. La computación cuántica es un reto formidable, pero Bitcoin y su comunidad ya se está preparando para resistirlo. Si quieres saber más, y estar preparado tú para ello, te dejo aquí una serie de artículos sobre estos temas.
    También puedes participar, comentar y aprender, además, en el Foro de Quantum Security al que puedes conectarte con tu cuenta de MyPublicInbox. Primero inicia sesión con tu cuenta de MyPublicInbox, y luego visita este enlace para poder entrar en el foro.

    Bitcoin probablemente cambiará a PQC en un tiempo más cerca que tarde mediante una actualización del core de la capa de software. Tu saldo seguirá ahí, pero la tecnología que lo protege será mucho más avanzada y estará preparada para resistir los ataques de los Quantum Computers. Tú también deberías actualizarte para entender el nuevo ecosistema tecnológico que acabará llegando.

    Publicado por Chema Alonso a las 6:01 a. m. 0 comentarios

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