Comment Nervos CKB atteint la résistance quantique à l’ère de l’informatique quantique

À propos de CKB et de la résistance quantique – Comment le réseau Nervos se prépare à l’avenir quantique

Le développement rapide de l’informatique quantique commence à constituer une menace réelle et urgente pour les systèmes cryptographiques actuels.

Contrairement aux ordinateurs classiques, qui fonctionnent sur des bits binaires et nécessitent un temps astronomique pour résoudre des énigmes cryptographiques, les ordinateurs quantiques utilisent des qubits qui existent en superposition.

Cela leur permet d’effectuer plusieurs calculs simultanément et potentiellement de casser les algorithmes cryptographiques largement utilisés, y compris ceux qui sécurisent les réseaux blockchain d’aujourd’hui, en une fraction du temps.

Les protocoles tels que ECDSA et RSA – qui sous-tendent la sécurité de Bitcoin et de nombreux autres réseaux – sont particulièrement vulnérables.

À mesure que les capacités quantiques se développent, les cryptographes et les développeurs de blockchain s’efforcent de mettre en œuvre des défenses qui sécuriseront les réseaux dans un monde post-quantique.

À la tête de cette charge se trouve le réseau Nervos, dont la couche fondamentale, CKB (Common Knowledge Base), est conçue non seulement dans un souci de flexibilité, mais aussi avec une prise en charge intégrée de la cryptographie résistante aux quantiques.

La menace de

l’informatique quantique réside dans sa capacité à saper les problèmes mathématiques dont dépend la cryptographie classique.

Deux algorithmes quantiques majeurs mettent en évidence ce risque : l’algorithme de Shor et l’algorithme de Grover.

L’algorithme de Shor peut factoriser efficacement de grands nombres entiers et résoudre des logarithmes discrets – l’épine dorsale mathématique de RSA et ECDSA.

Si un ordinateur quantique suffisamment puissant devient disponible, il pourrait extraire des clés privées des clés publiques, brisant ainsi le cœur de la cryptographie à clé publique.

Cela signifie que les fonds stockés sur les réseaux traditionnels basés sur UTXO comme Bitcoin – où les clés publiques sont révélées une fois les sorties dépensées – pourraient être exposés.

L’algorithme de Grover, bien qu’il ne soit pas aussi dévastateur, affaiblit l’efficacité des algorithmes basés sur le hachage comme SHA-256 en réduisant de moitié leur sécurité effective.

Cela présente des défis pour les mécanismes PoW (proof-of-work) et les structures de l’arbre de Merkle, deux éléments fondamentaux de nombreuses plateformes blockchain.

Alors que de grandes entreprises technologiques telles que Google, Microsoft et NVIDIA font des progrès rapides dans le domaine de l’informatique quantique – le processeur « Willow » de Google aurait atteint plus de 100 qubits – la fenêtre de temps pour se préparer se referme rapidement.

d’avance

sur les menaces quantiques, les chercheurs ont développé des algorithmes PQC (cryptographie post-quantique) conçus pour résister aux attaques des ordinateurs classiques et quantiques.

Plusieurs familles d’algorithmes PQC sont actuellement en cours d’examen et de normalisation par le NIST.

La cryptographie basée sur le réseau , en particulier les schémas CRYSTALS-Kyber (ML-KEM) et CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA), s’est imposée comme le pionnier en raison de sa sécurité et de son efficacité solides.

Ces deux algorithmes ont été officiellement approuvés en tant que FIPS 203 et 204 en août 2024.

Les algorithmes basés sur le hachage comme XMSS et SPHINCS+ offrent de solides garanties théoriques, mais sont livrés avec des tailles de signature plus grandes.

SPHINCS+ en particulier a gagné en popularité en raison de sa nature apatride et de l’approbation du NIST.

L’adoption est déjà en cours dans tous les secteurs.

Cloudflare, par exemple, s’est engagé à déployer le PQC dans l’ensemble de son infrastructure mondiale d’ici la mi-2025.

En mars 2025, le NIST a également ajouté HQC comme autre mécanisme d’encapsulation de clé standardisé (KEM), élargissant ainsi la boîte à outils pour les systèmes résistants aux systèmes quantiques.

à de nombreuses blockchains héritées qui sont étroitement couplées à des primitives cryptographiques fixes, Nervos CKB a été conçue avec l’agilité cryptographique à la base.

Plutôt que de s’appuyer uniquement sur les hard forks pour adopter de nouvelles méthodes cryptographiques, CKB utilise un système de script flexible construit sur son modèle de « cellule ».

Dans CKB, tous les actifs, y compris les jetons, les contrats intelligents et la logique utilisateur, sont stockés sous forme de cellules, programmables et modulaires.

Ces cellules ne sont pas codées en dur avec une seule norme cryptographique.

Au lieu de cela, ils peuvent être mis à jour ou étendus avec de nouveaux schémas cryptographiques en écrivant des scripts de verrouillage personnalisés, sans avoir besoin de modifier le protocole de base.

Cette conception a déjà porté ses fruits : Nervos prend actuellement en charge SPHINCS+, un algorithme de signature sans état basé sur le hachage approuvé par le NIST, considéré comme hautement sécurisé contre les attaques quantiques.

Les développeurs peuvent utiliser le script de verrouillage SPHINCS+ disponible sur la plateforme CKB pour créer des portefeuilles et des contrats qui sont aujourd’hui résistants aux technologies quantiques.

Cette caractéristique donne à Nervos une longueur d’avance. Alors que la plupart des blockchains discutent encore de la préparation au PQC, Nervos l’a déjà mis en œuvre.

À cet effet, un portefeuille auto-dépositaire et open-source utilisant l’algorithme SPHINCS+ est déjà disponible sur Nervos (Quantum Purse), permettant aux utilisateurs de protéger leurs actifs avec du PQC.

L’environnement de contrats intelligents de Nervos – le CKB-VM – est basé sur le jeu d’instructions RISC-V, qui permet un calcul crypto-agnostique de bas niveau.

Les développeurs ne sont pas enfermés dans un seul langage ou algorithme.

Cette flexibilité signifie qu’à mesure que de nouvelles normes PQC apparaissent, elles peuvent être mises en œuvre directement dans des contrats intelligents ou des scripts de verrouillage sans attendre un fork de protocole dur ou une refonte de la machine virtuelle.

Approches hybrides et chemins de transition pratiques

Nervos permet également des schémas cryptographiques hybrides, combinant à la fois des algorithmes classiques et résistants aux systèmes quantiques.

Par exemple, les développeurs peuvent construire des portefeuilles à double signature nécessitant à la fois une signature ECDSA et une signature SPHINCS+.

Cette approche en couches offre une rétrocompatibilité avec l’infrastructure actuelle tout en ajoutant une résistance quantique.

Ces systèmes hybrides offrent une transition en douceur, ce qui est particulièrement précieux dans les années à venir, à mesure que l’écosystème PQC mûrit.

Bien que le remplacement complet de la cryptographie héritée soit l’objectif final, les schémas hybrides permettent aux réseaux de rester opérationnels et sécurisés pendant l’intérim.

Défis et considérations

La résistance quantique s’accompagne de compromis.

Les algorithmes post-quantiques, en particulier ceux basés sur le hachage comme SPHINCS+, aboutissent généralement à des tailles de signature plus grandes, parfois 10 fois ou plus, par rapport à ECDSA.

Cela a un impact sur le stockage, la bande passante et la taille des transactions, qui sont des mesures essentielles pour les performances de la blockchain.

Les coûts de calcul varient également. Certains algorithmes sont gourmands en ressources CPU, ce qui pourrait augmenter les temps de validation des transactions.

L’approche modulaire de Nervos CKB signifie que les développeurs peuvent tester et optimiser ces compromis dans des applications spécifiques, plutôt que d’être contraints à des mises à niveau uniques.

Le soutien actuel de CKB à SPHINCS+ permet aux développeurs et aux chercheurs d’évaluer ces défis en production aujourd’hui plutôt que de se fier uniquement à la théorie.

Conclusion

L’informatique quantique n’est plus une lointaine préoccupation théorique.

Avec la progression rapide du matériel quantique, les bases cryptographiques des réseaux blockchain d’aujourd’hui sont gravement menacées.

Les blockchains qui s’appuient uniquement sur des algorithmes classiques, comme ECDSA ou RSA, sont confrontées à une compromission éventuelle et potentiellement catastrophique.

Le réseau Nervos, par le biais de sa couche CKB, présente un exemple puissant de conception de blockchain compatible avec l’avenir.

Avec son modèle de « cellule », sa VM basée sur RISC-V et la prise en charge de scripts de verrouillage post-quantique personnalisés comme SPHINCS+, Nervos a déjà jeté les bases de la résistance quantique.

Contrairement à de nombreux réseaux qui nécessiteront des refontes massives ou des hard forks pour survivre à la transition quantique, Nervos est conçu pour s’adapter.

Qu’il s’agisse de schémas hybrides ou d’une migration PQC complète, elle offre aux développeurs les outils nécessaires pour garder une longueur d’avance aujourd’hui et dans un avenir post-quantique.

Pour en savoir plus sur Nervos CKB et la résistance quantique, reportez-vous à ces ressources.

• Calcul quantique – Nouveau défi pour la sécurité de CKB – par Zishuang Han, Résistance quantique des cryptapes
• dans les blockchains – Se préparer à un monde post-informatique quantique – par Nervos.org

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