O que são as “assinaturas resistentes a ataques quânticos”?

Com o avanço acelerado da computação quântica, a segurança dos sistemas criptográficos tradicionais está sob ameaça. Algoritmos como RSA, ECDSA e EdDSA, amplamente utilizados em blockchains, podem ser quebrados por um computador quântico suficientemente poderoso usando o algoritmo de Shor. Assinaturas resistentes a ataques quânticos são esquemas de assinatura digital projetados para permanecer seguros mesmo na presença de adversários equipados com computadores quânticos.

Por que a criptografia tradicional não é suficiente?

Os algoritmos de assinatura atuais baseiam‑se na dificuldade de problemas matemáticos como a fatoração de grandes números primos (RSA) ou o logaritmo discreto em curvas elípticas (ECDSA). Um computador quântico pode resolver esses problemas em tempo polinomial, tornando‑as vulneráveis. A chamada crise quântica não é ficção; já existem protótipos de computadores quânticos capazes de executar milhares de qubits, e a curva de crescimento está exponencial.

Como funcionam as assinaturas pós‑quânticas?

Ao contrário das assinaturas clássicas, as assinaturas pós‑quânticas utilizam problemas matemáticos que ainda não têm algoritmos quânticos eficientes conhecidos. Os principais paradigmas são:

• Baseados em redes (Lattice‑based): Algoritmos como Dilithium (parte do padrão NIST PQC) e Falcon utilizam a dificuldade de encontrar vetores curtos em redes de alta dimensão.
• Baseados em códigos (Code‑based): McEliece, um dos primeiros candidatos, baseia‑se na decodificação de códigos lineares aleatórios.
• Baseados em hash (Hash‑based): Schemes como XMSS e SPHINCS+ dependem da resistência de funções hash.
• Baseados em multivariáveis (Multivariate): Utilizam sistemas de equações polinomiais não lineares.

Esses esquemas oferecem diferentes trade‑offs entre tamanho de chave, velocidade de assinatura e verificação. Por exemplo, Dilithium apresenta chaves e assinaturas moderadamente pequenas e desempenho próximo ao ECDSA, tornando‑o um forte candidato para integração em blockchains.

Impacto nas blockchains existentes

Para que uma blockchain adote assinaturas resistentes a ataques quânticos, é necessário:

1. Atualizar o protocolo de consenso: Muitas redes têm o algoritmo de assinatura hard‑coded no código‑fonte. Uma hard fork pode ser necessária para substituir RSA/ECDSA por Dilithium ou Falcon.
2. Re‑gerar chaves de usuários: Cada carteira precisará gerar novas chaves pós‑quânticas e migrar fundos para endereços correspondentes.
3. Garantir compatibilidade com hardware: Dispositivos como Ledger Nano X precisam suportar os novos algoritmos.

Essas mudanças são complexas, mas não impossíveis. Projetos como Segurança de Criptomoedas: Guia Definitivo já discutem estratégias de migração e boas práticas para proteger ativos durante a transição.

Algoritmos mais promissores para o futuro

O National Institute of Standards and Technology (NIST) concluiu sua rodada final de padronização de criptografia pós‑quântica em 2022, selecionando quatro algoritmos de assinatura:

• CRYSTALS‑Dilithium – baseado em redes, com boa eficiência e tamanho de assinatura moderado.
• Falcon – também baseado em redes, porém com assinaturas ainda menores, porém mais complexo de implementar.
• SPHINCS+ – hash‑based, oferece segurança estatística forte, mas assinaturas maiores.
• Picnic – combina técnicas de zero‑knowledge proofs e pode ser útil em protocolos de privacidade.

Para blockchains que priorizam velocidade e custo de transação, Dilithium tem sido a escolha favorita. Já projetos que buscam máxima segurança contra ataques futuros podem optar por combinar múltiplos esquemas (por exemplo, um híbrido Dilithium + ECDSA) durante o período de transição.

Quando o mundo das criptomoedas deve adotar assinaturas quânticas?

Não há um prazo exato, mas especialistas apontam que a “época de ruptura” pode ocorrer entre 2030 e 2040, quando computadores quânticos com milhares de qubits estáveis estarão disponíveis comercialmente. Entretanto, a prevenção antecipada é recomendada: muitas empresas já estão testando implementações de Dilithium em testnets.

Além disso, a adoção precoce pode ser um diferencial competitivo, demonstrando comprometimento com a segurança de longo prazo e atraindo investidores institucionais preocupados com riscos tecnológicos.

Como você pode se preparar agora?

1. Fique atento às atualizações de protocolos das principais blockchains (Ethereum, Cardano, Polkadot, etc.).
2. Considere usar carteiras que suportam algoritmos pós‑quânticos ou que prometem atualizar rapidamente.
3. Monitore os relatórios do NIST e das comunidades de pesquisa como a IETF (ex.: Quantum‑Resistant Cryptography).
4. Eduque sua equipe de desenvolvimento sobre as bibliotecas de criptografia pós‑quântica (ex.: liboqs).

Ao adotar uma postura proativa, você protege seus ativos digitais contra uma ameaça que, embora ainda esteja em desenvolvimento, já está moldando o futuro da segurança da informação.

Conclusão

As assinaturas resistentes a ataques quânticos são a resposta necessária à iminente era da computação quântica. Elas oferecem uma camada de segurança que garante a integridade e a autenticidade das transações, mesmo quando adversários possuem poder computacional avançado. A migração para esses novos esquemas é um desafio técnico e organizacional, mas essencial para a sustentabilidade de blockchains e para a confiança dos usuários a longo prazo.

Prepare-se hoje, acompanhe as discussões da comunidade e esteja pronto para a próxima grande revolução criptográfica.