Ethereum se prepara para la guerra post-cuántica

La Fundación Ethereum (EF), organismo que busca delinear la investigación y desarrollo en Ethereum, así como la conservación de sus valores centrales, anunció la llegada a Ethereum de una nueva organización especializada en investigación: ZKnox.  

Subvencionada por la Fundación, esta entidad contribuirá a la eficiencia y seguridad del protocolo produciendo código abierto. De acuerdo con la EF, ZKnox colaborará con criptografía post-cuántica (PQ) para la defensa de Ethereum.  

La criptografía PQ es un campo que desarrolla métodos criptográficos para crear sistemas y protocolos resistentes a ataques de computadoras cuánticas, que algún día podrían romper los sistemas criptográficos tradicionales y vigentes (como el algoritmo SHA-256 en Bitcoin o el algoritmo de firma digital de curva elíptica, ECDSA, usado por Bitcoin y Ethereum). 

Para la Fundación, la criptografía post-cuántica “es un área crucial a medida que evoluciona la computación cuántica”. “Al innovar con técnicas criptográficas de última generación, están allanando el camino para un futuro de blockchain seguro”, comenta la EF en su hilo, en la red social X. 

Uno de sus principales logros de ZKnox fue entregar una implementación optimizada de la transformación teórica de números (NTT), “una operación central en la criptografía post-cuántica que acelera los cálculos complejos para la verificación de la firma PQ”. Según el blog de la entidad de seguridad, muchos esquemas PQ utilizan NTT, una operación crucial a la hora de acelerar el proceso de computación criptográfica. 

“En cualquier biblioteca criptográfica, el multiplicador rápido es la operación atómica crítica”, comenta el post de ZKnox. 

Verificación de firmas post-cuánticas a bajo costo 

ZKnox argumenta que es crucial que los “sistemas blockchain” como Ethereum puedan verificar eficientemente firmas post-cuánticas, razón por la cual se utiliza la NTT. El objetivo adicional de ZKnox es que la verificación rápida de firmas PQ en Ethereum sea eficiente en términos de consumo de gas.  

Para lograr el bajo consumo de gas, la entidad subvencionada por la fundación empleó Yul, un lenguaje de programación “intermedio de nivel bajo” que puede usarse en los contratos inteligentes de Ethereum.  

Yul permite un código optimizado, eficiente, y compatible con la máquina virtual Ethereum (EVM) y otros lenguajes de nivel superior, como Solidity.  

Al codificar NTT en Yul, ZKnox reduce el costo del gas de las firmas rápidas, ocasionando que la verificación de números baasada en NTT sea más barata y práctica en Ethereum. De esta forma, NTT en Yul se presenta como la solución más viable a corto plazo. 

Una verificación completa de la firma FALCON ahora consume solo 3,6 millones de gas, una reducción sustancial en comparación con las implementaciones anteriores. Se observaron mejoras de rendimiento similares para DILITHIUM y otros esquemas PQ que dependen de NTT.  

ZKnox, grupo de investigación en seguridad de Ethereum.

El grupo de investigación asegura que aunque esta optimización, usando Yul, del esquema NTT redujo considerablemente los costos de gas en Ethereum, no fue suficiente. “El costo sigue siendo demasiado alto para el escalamiento de Ethereum PQ a largo plazo”, comentó ZKnox. 

Introducir NTT al nivel del protocolo de Ethereum 

En vista de aquello, los desarrolladores ahora consideran la solución de incluir NTT en el precompilado de Ethereum; es decir, introducir la verificación veloz de firmas a nivel del protocolo de Ethereum. A ello se debe la introducción reciente de una Propuesta de Mejora de Ethereum (EIP-7885). 

Una precompilación es una función similar a un contrato inteligente implementada a nivel de protocolo, que ofrece costos de gas mucho más bajos que ejecutar la misma lógica en Solidity o Yul. Agregar NTT como precompilación: 1. Reducir drásticamente los costos de gas para la verificación de la firma PQ. 2. Permitir que Ethereum admita múltiples candidatos PQ en lugar de estar limitado a un solo esquema. 3. Mejorar la agilidad criptográfica de Ethereum, garantizando transiciones fluidas a medida que evolucionan los nuevos estándares PQ.

ZKnox, grupo de investigación en seguridad de Ethereum.

La seguridad post-cuántica es un desafío inminente que debe abordarse hoy, de acuerdo con ZKnox. Mientras el uso de NTT en Yul demuestra utilidad a corto plazo a la hora de  hacer verificaciones PQ eficientes en el uso del gas, una solución a largo plazo requiere medidas más drásticas. 

Por ello, la entidad subvencionada propone hacer cambios en el protocolo Ethereum a través de una propuesta de mejora formal. “Creemos que una precompilación de NTT es el siguiente paso lógico hacia la criptoagilidad PQ y la transición a ZK. Invitamos a la comunidad Ethereum, a los investigadores y a los desarrolladores a unirse a la discusión e impulsar esta actualización crucial”, cerró diciendo ZKnox.