Veröffentlicht: 27.03.2018

Ordenadores quantum para Bitcoin

Ordenadores quantum y Bitcoin

Las computadoras quantum son una amenaza para la seguridad del Bitcoin. Según los expertos, la potencia computacional masiva de los ordenadores quantum podría, en unos 10 años, romper los sistemas de seguridad de esta criptomoneda.

Bitcoin está causando un gran impacto a nivel mundial. Esta criptomoneda descentralizada ofrece una plataforma de pagos segura para cualquiera, todo ello sin intervención del gobierno y por medio de una red abierta peer-to-peer.

Esta autonomía es una de las razones por las que Bitcoin ha alcanzado tanta popularidad, aumentando con ello su precio. A principios de 2017, una unidad de Bitcoin valía unos 1000 dólares. En noviembre de ese mismo año, la criptomoneda había llegado a los 7000 dólares. De hecho, su valor total de mercado ronda los 250.000 millones de dólares.

La seguridad es uno de los puntos clave del Bitcoin, con dos aspectos fundamentales que evitan el robo o la copia. Ambos se apoyan en protocolos criptográficos que son difíciles de manipular. Se emplean, en definitiva, funciones matemáticas como la de factorizar, que resulta ligera en una dirección pero pesada hacia la otra, al menos para un ordenador normal.

Un problema en el horizonte

Hay solamente un problema con estos protocolos: los ordenadores quantum pueden resolverlos fácilmente y estos ya se están desarrollando. Esto plantea una cuestión urgente: ¿Es realmente seguro el Bitcoin, teniendo en cuenta los ataques cuánticos que surgirán en los próximos años? Ahora tenemos una respuesta gracias al trabajo de Divesh Aggarwal y sus colegas de la Universidad Nacional de Singapur. Ellos han estudiado la amenaza que supone para el Bitcoin la computación quantum y sostienen que el peligro es real e inmediato.

En primer lugar, es importante ubicarse en el contexto. Las transacciones de Bitcoin se almacenan en un libro mayor distribuido que registra todas las transacciones que se realizan en un determinado período de tiempo (normalmente unos 10 minutos). Esta recopilación o bloque contiene un hash criptográfico del bloque anterior, que a su vez contiene el hash criptográfico previo (y así sucesivamente), formando una cadena llamada «cadena de bloques» o blockshain. Un hash, por otro lado, es una función matemática que convierte un conjunto de datos de cualquier longitud en un conjunto de longitud específica.

La función de los ataques de computación cuántica al Bitcoin

El nuevo bloque también debe contener un número llamado «nonce», que tiene una característica especial. Si este nonce tiene un hash o se combina matemáticamente con los contenidos del bloque, el resultado debe ser menor que un valor objetivo específico. Teniendo el nonce y los contenidos del bloque, es fácil permitir que cualquiera pueda revisar el bloque. Pero generar el nonce lleva mucho tiempo, pues solo se puede hacer por medio de la fuerza bruta: se prueban distintos números, uno a uno, hasta que se encuentra el nonce.

El proceso de encontrar el nonce, llamado «minería», se recompensa con Bitcoins. La minería es tan exigente en términos computacionales que normalmente la tarea se divide entre muchos ordenadores que se reparten el premio. Entonces se coloca el bloque en el libro mayor distribuido y se integra en la cadena de bloques tras la validación. Los miners empiezan tras ello a trabajar en el siguiente bloque.

Ocurre a veces que dos equipos de minería encuentran nonces distintos y declaran dos bloques diferentes. El protocolo de Bitcoin establece que, en tal caso, el bloque en el que se ha trabajado más se añade a la cadena y el otro se descarta. Este proceso tiene un punto débil. Si un grupo de miners controla más del 50 % del poder computacional de la red, dicho grupo puede generar bloques más rápido que el otro 49 %. En tal caso, controlan de hecho el libro mayor.

Si la intención es maliciosa, pueden gastar Bitcoins dos veces borrando transacciones para que estas nunca lleguen a la cadena de bloques. El otro 49 % de los miners no lo sabe, porque no pueden monitorear el proceso de minería.

Intenciones maliciosas de ordenadores quantum hacia Bitcoin

Esto genera la posibilidad de que un propietario malintencionado de una computadora quantum trabaje como miner de Bitcoin. Si su potencia de cálculo excede el umbral del 50 %, puede hacer lo que quiera. Aggarwal y sus colegas investigan concretamente la probabilidad de que una computadora quantum llegue a adquirir demasiado poder en la red. Observan las velocidades de reloj previstas de las computadoras cuánticas en los próximos 10 años y las comparan con el rendimiento probable del hardware convencional.

Su conclusión será un alivio para los miners de Bitcoin de todo el mundo. Aggarwal y el resto afirman que la mayor parte de la minería se realiza mediante circuitos integrados específicos de aplicación (application-specific integrated circuits o ASIC) de compañías como NVIDIA. Es probable que este hardware conserve durante los próximos 10 años una ventaja de velocidad sobre las computadoras quantum.

«Vemos que el informe de trabajo utilizado por Bitcoin en los próximos 10 años es relativamente resistente a una aceleración significativa de la computación cuántica, sobre todo porque los miners especializados en ASIC son muy rápidos en comparación con la velocidad estimada de las computadoras cuánticas a corto plazo», dijo.

Otra amenaza de los ordenadores quantum para Bitcoin

Pero hay otra amenaza mucho más preocupante. Bitcoin posee otra función de seguridad criptográfica que garantiza que solo el propietario de un Bitcoin pueda emitirlo. Se basa en las mismas matemáticas empleadas para los esquemas de cifrado de clave pública.

La idea es que el propietario genere dos números: una clave privada que es secreta y una clave pública. La clave pública se puede generar fácilmente desde la clave privada, pero no al revés. Es posible usar una firma para verificar que el propietario tenga la clave privada sin revelarla, utilizando una técnica conocida como esquema de firma para una curva elíptica.

De este modo, el destinatario está en disposición de verificar que el propietario posee la clave privada y, por lo tanto, tiene derecho a emitir el Bitcoin. La única forma de burlar este sistema es calcular la clave privada con la clave pública, lo cual es extremadamente difícil con las computadoras convencionales. Con una computadora quantum, sin embargo, es relativamente fácil.

Conclusión

Los ordenadores quantum suponen un riesgo importante para el Bitcoin. «El esquema de firma de curva elíptica usado por Bitcoin es mucho más vulnerable y podría ser superado por un ordenador quantum en 2027», argumentan Aggarwal y sus colegas.

De hecho, los ordenadores quantum son un peligro parecido para todos los esquemas de cifrado que usen las formas típicas de encriptación. Existen esquemas de clave pública que resisten a los ataques de la computación cuántica, así que los protocolos de Bitcoin se podrían revisar para propiciar que sean más seguros. Pero esto, por ahora, no está previsto.

Bitcoin no está en peligro. Ha sobrevivido a varias crisis pero eso no es garantía de que las cosas vayan a ir bien en el futuro. Solo una cosa es segura: la presión para hacer cambios aumentará en cuanto los primeros ordenadores quantum estén en línea en los próximos años.

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