Un responsable de Coinbase explique le risque quantique de Bitcoin et la menace à long terme pour la sécurité du réseau

Les préoccupations concernant les avancées futures en cryptographie redéfinissent la façon dont les analystes envisagent la sécurité à long terme de Bitcoin, avec le risque quantique pour Bitcoin désormais à l’ordre du jour des principales bourses.

Les risques liés à l’informatique quantique et à Bitcoin

Les progrès en informatique quantique pourraient éventuellement remettre en question plus que la sécurité des clés privées de Bitcoin, soulevant des questions sur les fondements économiques et sécuritaires du réseau. Cependant, le matériel actuel est encore loin de briser les défenses de Bitcoin, il s’agit donc de risques à long terme plutôt que de menaces immédiates.

Le danger principal est lié à un futur hypothétique « Q-day », lorsque des machines quantiques pourraient exécuter des algorithmes tels que Shor’s et Grover’s à une échelle suffisante. À ce moment-là, les composants clés de la cryptographie de Bitcoin pourraient être compromis. De plus, ce scénario affecterait à la fois la sécurité des transactions et le minage.

Bitcoin repose actuellement sur deux primitives clés : ECDSA, qui sécurise les signatures de transaction et établit la propriété, et SHA-256, qui supporte la preuve de travail et protège l’intégrité de la blockchain. Cela signifie que les systèmes quantiques pourraient théoriquement lancer deux classes distinctes d’attaques, ciblant les signatures et le hachage.

Attaques sur les signatures et adresses Bitcoin exposées

Du côté des signatures, les systèmes capables de quantique pourraient affaiblir les protections cryptographiques qui protègent les clés privées, ouvrant la voie à des dépenses non autorisées à partir d’adresses vulnérables. Ce risque se divise en deux dimensions : attaques à longue portée contre des sorties dont les clés publiques sont déjà en chaîne, et attaques à courte portée tentant de devancer les dépenses une fois que les clés apparaissent dans le mempool.

Coinbase estime qu’environ 6,51 millions de Bitcoin, soit environ 32,7 % de l’offre totale au bloc 900 000, pourraient être exposés à des attaques quantiques à longue portée. Ce chiffre met en évidence comment des comportements passés tels que la réutilisation d’adresses et certains types de scripts peuvent augmenter le risque à travers le réseau.

La menace à longue portée est liée à des sorties qui révèlent directement les clés publiques en chaîne. Cela inclut Pay-to-Public-Key (P2PK), multisignatures nues (P2MS), et formats Taproot (P2TR). Les anciennes détentions de Bitcoin, souvent associées à l’ère Satoshi, représentent une part notable des sorties P2PK plus anciennes et constituent donc un groupe cible potentiel significatif.

Chaque sortie devient vulnérable à une attaque à courte portée au moment précis de la dépense, lorsque la clé publique est révélée avant la confirmation. Cela dit, la probabilité d’une attaque réussie avec le matériel quantique actuel reste très faible. Même ainsi, cette dynamique souligne pourquoi l’industrie se concentre de plus en plus sur la migration vers des signatures résistantes à la quantique.

Impact économique et risque pour le minage

Au-delà du vol de signatures, la deuxième préoccupation majeure concerne l’économie du minage de Bitcoin et la sécurité du consensus. Les dispositifs habilités par la quantique pourraient éventuellement gagner en efficacité dans la preuve de travail, perturbant l’équilibre actuel entre les mineurs. Cependant, les chercheurs considèrent encore cela comme une question secondaire par rapport à la compromission des clés.

En théorie, un minage hautement optimisé et quantique pourrait modifier la répartition de la puissance de hachage et introduire de nouvelles pressions de centralisation. Cependant, les contraintes d’échelle et le stade précoce du matériel quantique pratique maintiennent ce scénario dans le futur. Pour l’instant, la migration des signatures reste la priorité technique et politique centrale.

Certains experts soutiennent que toute voie crédible vers un risque quantique pour Bitcoin commencera probablement par des attaques sur des clés publiques exposées plutôt que sur SHA-256 dans le minage. De plus, les modifications des algorithmes de minage sont techniquement plus faciles à coordonner qu’un changement global dans la manière dont les utilisateurs sécurisent leurs coins, c’est pourquoi le chiffrement et les signatures sont au cœur des débats actuels.

Options de cryptographie post-quantique en cours d’examen

Pour se préparer à ces scénarios, les développeurs et chercheurs étudient la cryptographie post-quantique et d’autres techniques de défense. La principale stratégie d’atténuation à long terme consiste à intégrer directement dans le protocole Bitcoin des schémas de signatures résistants à la quantique. Cependant, cette transition nécessitera des années de recherche, de tests et de consensus.

Le National Institute of Standards and Technology (NIST) (NIST) américain mène un processus pluriannuel pour sélectionner des algorithmes de cryptographie post-quantique pour la normalisation. Sa liste restreinte inclut actuellement CRYSTALS-Dilithium, SPHINCS+ et FALCON, chacun offrant différents compromis en termes de sécurité, taille et performance.

Ces candidats du NIST fournissent un point de référence pour ce à quoi pourraient ressembler les signatures de nouvelle génération dans Bitcoin. Cependant, il existe des obstacles pratiques. De nombreux schémas sûrs quantiques ont des signatures plus volumineuses et une vérification plus lente, ce qui impacterait l’utilisation de l’espace de bloc, les marchés de frais et la performance des nœuds. De plus, les logiciels de portefeuille et les fournisseurs d’infrastructure devraient reconfigurer leurs systèmes.

Calendriers de migration et voies potentielles de mise à niveau

Les recherches proposent désormais deux grandes voies de migration, en fonction de la rapidité des progrès en informatique quantique. Une avancée rapide exigerait un plan d’urgence pouvant être mis en œuvre en environ deux ans, en privilégiant la rapidité et la compatibilité rétroactive. Cela suppose une forte coordination entre mineurs, opérateurs de nœuds et portefeuilles.

Si les progrès restent progressifs, une approche plus mesurée pourrait s’étendre sur jusqu’à sept ans. Dans ce cas, Bitcoin pourrait intégrer des signatures résistantes à la quantique via une soft fork, permettant aux utilisateurs de choisir de migrer progressivement. Ce chemin donnerait aux développeurs plus de marge pour affiner les conceptions et tester de nouveaux schémas en conditions réelles.

Des propositions techniques telles que BIP-360, BIP-347 et Hourglass explorent déjà comment gérer la rotation des clés, la migration et les mises à jour de scripts de manière compatible avec la quantique. De plus, ces efforts visent à minimiser les disruptions tout en assurant que les sorties vulnérables soient transférées dans des encodages plus sûrs avant qu’une attaque quantique crédible ne se matérialise.

Meilleures pratiques opérationnelles pour les détenteurs de Bitcoin

Jusqu’à l’arrivée de changements au niveau du protocole, des bonnes pratiques peuvent déjà réduire l’exposition. Éviter la réutilisation d’adresses, déplacer régulièrement les UTXO vulnérables vers de nouvelles destinations, et limiter les soldes par adresse contribuent à atténuer le risque de concentration. Cependant, ces habitudes doivent être largement adoptées pour réduire significativement la vulnérabilité systémique.

Les institutions et fournisseurs de services sont également encouragés à développer des supports destinés aux clients qui standardisent les opérations conscientes de la quantique. Des conseils clairs sur la gestion des anciennes sorties, types de scripts et planification de la migration pourraient aider les utilisateurs à se préparer bien avant toute urgence. De plus, le fait que de nombreux scripts vulnérables ne soient pas fortement utilisés dans les environnements de production modernes est considéré comme un avantage modeste.

Bien que ces mesures ne puissent éliminer les menaces enracinées dans les mathématiques fondamentales, elles peuvent acheter du temps. Elles contribuent aussi à garantir que, si une migration vers des schémas résistants à la quantique devient urgente, moins de coins seront bloqués dans des scripts hérités difficiles à déplacer ou à coordonner.

Sentiment de l’industrie et perspectives d’avenir

Dans l’ensemble de l’industrie, l’informatique quantique n’est généralement pas considérée comme un danger imminent pour la sécurité de Bitcoin. La plupart des experts estiment que les dispositifs actuels sont bien trop faibles pour menacer l’ECDSA ou SHA-256 à grande échelle. Cependant, les opinions divergent sur la rapidité avec laquelle le paysage pourrait évoluer.

Certains chercheurs et équipes de projets ont averti qu’une compromission pratique pourrait survenir dans quelques années sous des hypothèses favorables pour les progrès matériels. Diverses initiatives ont même suggéré des dates possibles où le risque de clé privée Bitcoin pourrait devenir matériel. De plus, l’investissement continu dans la recherche quantique maintient le sujet en haut de l’agenda pour les développeurs soucieux de la sécurité.

Pour l’instant, les défenses de Bitcoin restent robustes, mais la planification d’un monde post-quantique est en cours dans les organismes de normalisation, la recherche sur les protocoles et l’ingénierie des portefeuilles. La combinaison de stratégies de migration proactive, de meilleures pratiques utilisateur et d’innovation continue en cryptographie résistante à la quantique déterminera probablement la résilience du réseau face aux futures avancées.