Firmas basadas en hashes

¿Qué son las firmas basadas en hashes?

Las firmas basadas en hashes son sistemas de firma digital cuya seguridad se basa principalmente en funciones hash criptográficas, en lugar de en curvas elípticas, la factorización de enteros o los logaritmos discretos.

Permiten al titular de una clave privada de firma demostrar que una transacción de criptomonedas, un mensaje de blockchain, una actualización de software u otro dato ha sido autorizado con esa clave.

Un verificador puede utilizar la clave pública correspondiente para confirmar que los datos firmados no se han modificado y que la firma la ha creado un firmante autorizado.

Las firmas basadas en hashes son especialmente importantes en el sector de las criptomonedas porque se consideran una de las principales tecnologías de firma digital poscuántica.

Las firmas blockchain actuales suelen depender de problemas matemáticos que podrían verse amenazados por ordenadores cuánticos suficientemente potentes.

En cambio, los sistemas basados en hashes dependen de las propiedades de seguridad de las funciones hash criptográficas, que, en general, se consideran utilizables en un entorno de computación cuántica si se emplean parámetros de seguridad suficientemente grandes.

El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos (NIST) estandarizó el algoritmo de firma digital sin estado basado en hashes, conocido como SLH-DSA, en FIPS 205.

Los esquemas con estado, como XMSS y LMS, se recogen en la Publicación especial 800-208 del NIST.

Las firmas basadas en hashes no son hashes de minería de criptomonedas, direcciones de wallet, identificadores de transacción ni hashes de mensajes ordinarios.

Son sistemas completos de firma de clave pública construidos a partir de componentes basados en hashes.

Por qué son importantes las firmas digitales en las criptomonedas

Las firmas digitales son esenciales para las criptomonedas porque permiten a los usuarios autorizar transacciones sin revelar sus claves privadas.

Cuando una wallet envía criptomonedas, normalmente crea una firma sobre los datos de la transacción utilizando una clave privada.

Los participantes de la red verifican la firma con información pública antes de aceptar la transacción como válida.

Una firma válida demuestra que la transacción ha sido autorizada por alguien que controlaba la clave de firma necesaria.

La firma también protege la integridad de la transacción, ya que, si se modificaran los datos firmados, la verificación debería fallar.

Las firmas digitales también pueden autorizar mensajes de validadores, votos de gobernanza, acciones de contratos inteligentes, mensajes cross-chain, lanzamientos de software, actualizaciones de oráculos y aprobaciones multifirma.

La documentación pública de Bitcoin explica que la autenticidad de las transacciones se protege mediante firmas digitales asociadas a las direcciones de envío en la descripción general de la red Bitcoin.

En el futuro, las firmas basadas en hashes podrían cumplir funciones de autorización similares y ofrecer una mayor protección frente a posibles ataques cuánticos.

Cómo funcionan las firmas basadas en hashes

Un sistema de firmas basadas en hashes comienza con valores aleatorios secretos que forman parte del material de firma privado.

El firmante aplica una función hash criptográfica a esos valores para generar valores públicos relacionados.

Para firmar un mensaje, el sistema revela o procesa determinados valores privados según el resumen del mensaje.

El verificador aplica hashes a los valores revelados y comprueba que los resultados coincidan con la información pública esperada.

Los sistemas básicos de firma de un solo uso solo pueden autenticar de forma segura un mensaje por cada clave privada.

Los árboles de Merkle permiten representar muchas claves públicas de un solo uso mediante un único valor raíz compacto.

La raíz del árbol de Merkle puede actuar como clave pública principal.

La firma incluye entonces una firma de un solo uso y una ruta de autenticación que demuestra que la clave pública de un solo uso pertenece al árbol de Merkle comprometido.

Los sistemas más avanzados combinan varios árboles, firmas de un solo uso y de pocos usos, generación seudorrandómica de claves y estructuras jerárquicas para admitir muchas firmas.

¿Qué es una función hash criptográfica?

Una función hash criptográfica convierte datos de prácticamente cualquier longitud en una salida de longitud fija.

La salida suele denominarse hash, resumen o resumen del mensaje.

Una función hash segura debe dificultar la recuperación de la entrada original a partir de la salida.

También debe dificultar encontrar dos entradas distintas que produzcan la misma salida.

Un pequeño cambio en la entrada debería generar un resumen sustancialmente diferente.

Las redes de criptomonedas utilizan funciones hash para los identificadores de transacción, los compromisos de bloques, los árboles de Merkle, los sistemas Proof of Work, la construcción de direcciones y muchos otros fines.

Los esquemas de firma basados en hashes utilizan esas funciones como fundamento de la autenticación de clave pública.

La seguridad de la firma depende de la función hash elegida, el tamaño de los parámetros, la separación de dominios, la calidad de la implementación y las reglas de gestión de claves.

Las firmas basadas en hashes no son lo mismo que aplicar hashes

Aplicar un hash a una transacción no equivale a firmarla.

Normalmente, cualquiera puede calcular el hash de datos públicos.

Una firma digital requiere información secreta que solo debería poseer el firmante autorizado.

Un hash de mensaje simple puede mostrar que los datos han cambiado, pero no demuestra quién los aprobó.

Una firma basada en hashes combina material de firma secreto, datos públicos de verificación y operaciones hash seguras para proporcionar autenticación.

Esta diferencia es importante porque los sistemas de criptomonedas utilizan hashes y firmas con fines de seguridad distintos.

Firmas basadas en hashes de un solo uso

Un esquema de firma de un solo uso está diseñado para que cada clave privada firme de forma segura un solo mensaje.

Uno de los primeros ejemplos es el esquema de firma de un solo uso de Lamport.

Una clave privada Lamport contiene numerosos valores secretos aleatorios.

La clave pública contiene hashes de esos valores secretos.

El resumen del mensaje determina qué valores secretos se revelan en la firma.

El verificador aplica hashes a los valores revelados y los compara con la clave pública.

La principal limitación es que reutilizar la misma clave privada para varios mensajes revela información secreta adicional.

Una reutilización suficiente puede permitir que un atacante cree una firma falsificada.

Por tanto, las firmas de un solo uso son componentes criptográficos potentes, pero requieren un sistema para crear y autenticar muchas claves de un solo uso independientes.

Firmas de un solo uso Winternitz

Las firmas de un solo uso Winternitz reducen el tamaño de las firmas mediante cadenas de hashes, en lugar de utilizar la estructura más grande de una firma Lamport básica.

El parámetro Winternitz establece un equilibrio entre el tamaño de la firma y el coste computacional.

Un parámetro mayor puede reducir el número de elementos de firma, pero requiere más operaciones hash.

WOTS+ es una construcción Winternitz mejorada que se utiliza en sistemas modernos basados en hashes, como XMSS y SLH-DSA.

La especificación XMSS de RFC 8391 identifica WOTS+ como uno de los componentes principales de XMSS y de su variante de múltiples árboles.

WOTS+ sigue siendo un esquema de firma de un solo uso, por lo que normalmente se integra en una estructura de árbol de Merkle más amplia que gestiona numerosas oportunidades de firma.

Árboles de Merkle en firmas basadas en hashes

Un árbol de Merkle es un árbol de hashes que permite agrupar muchos elementos de datos mediante un único hash raíz.

Cada hoja puede representar la clave pública de una firma de un solo uso.

Se combinan pares de hashes de hojas y se les aplica un hash para crear nodos principales.

El proceso continúa hasta que queda una sola raíz de Merkle.

La raíz actúa como compromiso compacto de todas las claves públicas de un solo uso del árbol.

Cuando el firmante utiliza una hoja, la firma incluye una ruta de autenticación de Merkle.

La ruta contiene los hashes vecinos necesarios para reconstruir la raíz a partir de la hoja seleccionada.

El verificador comprueba la firma de un solo uso y después calcula la ruta de Merkle hasta llegar a la raíz conocida.

Este diseño permite que un único compromiso público breve autentique un gran número de claves de un solo uso.

Firmas basadas en hashes con estado

Las firmas basadas en hashes con estado exigen que el firmante recuerde qué claves de firma de un solo uso o índices de hoja ya se han utilizado.

El estado debe actualizarse de forma fiable después de cada firma.

Si se reutiliza la misma clave de un solo uso, la seguridad del esquema puede quedar gravemente comprometida.

Este requisito dificulta el uso de los esquemas con estado en sistemas que emplean copias de seguridad, varios dispositivos, firmantes en paralelo, servidores de respaldo o almacenamiento poco fiable.

Una copia de seguridad restaurada puede contener un estado anterior y reutilizar accidentalmente material de firma ya consumido.

Dos dispositivos de firma que utilicen copias de la misma clave privada podrían seleccionar el mismo índice.

Por ello, el NIST advierte que los esquemas con estado requieren una gestión cuidadosa del estado y no son adecuados para un uso general sin restricciones.

Son más apropiados en entornos controlados en los que el estado de firma pueda protegerse y sincronizarse de forma fiable.

Firmas basadas en hashes sin estado

Las firmas basadas en hashes sin estado no exigen que el firmante mantenga un contador que indique qué clave de un solo uso debe emplear a continuación.

Esto facilita su uso en copias de seguridad, sistemas distribuidos y varias sesiones de firma.

SLH-DSA es el principal algoritmo estandarizado de firma basada en hashes sin estado.

Deriva de la propuesta SPHINCS+ presentada al proceso de criptografía poscuántica del NIST.

SLH-DSA utiliza selecciones seudorrandómicas y estructuras de árboles hash en capas para evitar el catastrófico problema de reutilización de claves de un solo uso de los sistemas con estado.

El diseño sin estado facilita la seguridad operativa, a cambio de firmas más grandes y mayor carga computacional.

Su seguridad puede debilitarse si la aleatoriedad de la firma o las reglas de implementación se gestionan de forma incorrecta, pero una reversión accidental del estado no provoca el mismo fallo inmediato asociado a la reutilización de claves con estado.

Firmas basadas en hashes con estado y sin estado

La diferencia más importante entre las firmas basadas en hashes con estado y sin estado es si el firmante debe hacer un seguimiento de los índices de firma ya utilizados.

Los sistemas con estado pueden ofrecer firmas eficientes y bien estudiadas si la gestión del estado es perfecta.

Los sistemas sin estado son más seguros desde el punto de vista operativo porque no necesitan un contador permanente y sincronizado.

Los sistemas con estado pueden ser adecuados para firmar firmware, gestionar autoridades de certificación o utilizar infraestructuras controladas con una frecuencia de firma limitada.

Los sistemas sin estado pueden resultar más adecuados para aplicaciones distribuidas, software de uso general y entornos en los que sea difícil sincronizar el estado de forma fiable.

Las redes blockchain de validadores deben tener en cuenta la firma distribuida, los sistemas de respaldo, la recuperación de copias de seguridad y la generación frecuente de mensajes.

Estas condiciones pueden convertir la gestión del estado en una de las cuestiones de diseño más importantes.

XMSS

XMSS son las siglas de eXtended Merkle Signature Scheme.

Es un sistema de firma digital basado en hashes con estado, estandarizado en RFC 8391 y aprobado en NIST SP 800-208.

XMSS utiliza firmas de un solo uso WOTS+ y un árbol de Merkle para crear un sistema de firma más amplio.

Cada firma consume una hoja concreta del árbol.

El firmante debe asegurarse de que la misma hoja no se utilice dos veces.

XMSS cuenta con sólidos fundamentos de seguridad porque su reducción de seguridad se basa principalmente en propiedades definidas de las funciones hash criptográficas.

Las claves públicas XMSS son relativamente compactas, pero sus firmas son mucho mayores que las utilizadas habitualmente en las cuentas de criptomonedas actuales.

XMSS puede ser útil cuando la resistencia cuántica a largo plazo importa más que minimizar el tamaño de la firma y se puede gestionar el estado del firmante con seguridad.

XMSS de múltiples árboles

XMSS de múltiples árboles, escrito habitualmente como XMSSMT, organiza varios árboles XMSS en una jerarquía.

Un árbol de nivel superior firma las raíces de los árboles de nivel inferior.

Este diseño permite admitir un mayor número de firmas sin necesitar un único árbol extremadamente grande.

También puede distribuir el cálculo de forma más eficiente durante la vida útil de la clave.

El firmante debe seguir controlando el estado, ya que las claves de un solo uso de los niveles inferiores no pueden reutilizarse de forma segura.

XMSSMT está incluido en RFC 8391 y en las recomendaciones del NIST sobre firmas basadas en hashes con estado.

LMS

LMS son las siglas de Leighton-Micali Signature.

Es otro sistema de firma con árboles de Merkle y estado aprobado por el NIST.

El esquema se especifica en RFC 8554.

LMS utiliza una construcción de firma de un solo uso llamada LM-OTS y autentica numerosas claves públicas LM-OTS mediante un árbol de Merkle.

Al igual que XMSS, LMS exige que el firmante impida la reutilización de los índices de firma de un solo uso.

Su seguridad se basa en funciones hash criptográficas, en lugar de en supuestos de teoría de números utilizados por muchos sistemas convencionales de clave pública.

LMS se suele considerar para aplicaciones como la firma de código y la autenticación de firmware, en las que las operaciones de firma pueden controlarse de forma centralizada.

Sistema de firmas jerárquico

El sistema de firmas jerárquico, conocido habitualmente como HSS, combina varios árboles LMS en una jerarquía.

Una clave LMS de nivel superior firma las claves públicas de los árboles LMS de nivel inferior.

Después, los árboles inferiores firman mensajes ordinarios.

Esta estructura permite generar más firmas y sustituir las claves de nivel inferior a medida que se consumen sus hojas de un solo uso.

HSS no elimina el requisito de gestionar el estado.

Todos los árboles LMS activos requieren que se controle correctamente el uso de los índices de firma.

HSS y LMS están estandarizados conjuntamente en RFC 8554 y aprobados conforme a NIST SP 800-208.

SLH-DSA

SLH-DSA son las siglas de Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm.

El NIST publicó la versión definitiva de la norma FIPS 205 el August 13, 2024.

El algoritmo deriva de SPHINCS+, que se evaluó durante el proceso de estandarización de criptografía poscuántica del NIST.

SLH-DSA utiliza un hiperarbol de árboles de Merkle, WOTS+ y un componente de firma de pocos usos denominado FORS.

El sistema prescinde del estado permanente del firmante, lo que facilita las copias de seguridad y la operación distribuida en comparación con XMSS o LMS.

SLH-DSA admite distintos conjuntos de parámetros basados en funciones hash SHA-2 o SHAKE y diferentes objetivos de seguridad y rendimiento.

Los conjuntos de parámetros más rápidos suelen generar firmas más grandes, mientras que los que generan firmas más pequeñas requieren más tiempo de procesamiento.

SLH-DSA ofrece una seguridad poscuántica conservadora, pero sus firmas son mucho mayores que muchas de las utilizadas actualmente en los sistemas blockchain.

SPHINCS+ y SLH-DSA

SPHINCS+ fue el algoritmo presentado al concurso de criptografía poscuántica del NIST.

SLH-DSA es la versión estandarizada derivada de esa propuesta.

Ambos nombres están relacionados, pero no siempre deben considerarse perfectamente intercambiables en las implementaciones técnicas.

Un sistema que afirme cumplir FIPS 205 debe implementar los requisitos estandarizados de SLH-DSA y los conjuntos de parámetros aprobados.

Los desarrolladores deben utilizar la norma formal y no asumir que cualquier implementación anterior de SPHINCS+ coincide automáticamente con SLH-DSA.

FORS

FORS son las siglas de Forest of Random Subsets.

Es un componente de firma de pocos usos que se emplea en SLH-DSA.

FORS convierte el resumen de un mensaje en selecciones de varios árboles pequeños.

Los valores secretos seleccionados y las rutas de autenticación forman parte de la firma.

El valor público FORS resultante se autentica después mediante el hiperarbol más amplio de SLH-DSA.

FORS ayuda al sistema sin estado a firmar muchos mensajes sin mantener un contador sencillo de claves de un solo uso.

Es una de las razones por las que las firmas SLH-DSA contienen muchos más datos que las firmas ordinarias de curva elíptica.

Por qué se consideran poscuánticas las firmas basadas en hashes

Muchas firmas de clave pública actuales dependen de la dificultad de resolver logaritmos discretos o problemas relacionados de teoría de números.

El algoritmo cuántico de Shor podría resolver varios de esos problemas de forma eficiente en un ordenador cuántico tolerante a fallos y suficientemente potente.

Las firmas basadas en hashes no dependen de esos mismos problemas.

Su seguridad está vinculada principalmente a la resistencia a la preimagen, la segunda preimagen y las colisiones, a la generación seudorrandómica y a propiedades relacionadas de las funciones hash.

Los algoritmos cuánticos aún pueden reducir la seguridad efectiva de la búsqueda de hashes.

El algoritmo de Grover puede acelerar en un factor de raíz cuadrada ciertas búsquedas por fuerza bruta.

Este efecto puede abordarse utilizando salidas hash suficientemente grandes y parámetros conservadores.

Por tanto, las firmas basadas en hashes se describen como resistentes a la computación cuántica o poscuánticas, no como matemáticamente imposibles de atacar.

Riesgo cuántico para las firmas de criptomonedas

Un ordenador cuántico tolerante a fallos y de gran potencia podría amenazar varios algoritmos de firma utilizados actualmente por las redes de criptomonedas.

Si un atacante pudiera recuperar una clave privada a partir de información pública expuesta, podría autorizar transacciones no permitidas.

Las firmas de validadores, los firmantes de bridges, los sistemas multifirma, las cuentas de gobernanza y las claves de tesorería de larga duración también podrían ser objetivos.

La amenaza no se limita a las monedas guardadas en wallets ordinarias.

Los protocolos de consenso y los sistemas de comunicación cross-chain pueden depender de esquemas de firma vulnerables a algoritmos cuánticos similares.

Actualmente no se ha demostrado públicamente la existencia de un ordenador cuántico con la escala y la corrección de errores necesarias para realizar estos ataques contra claves de las principales blockchains.

Sin embargo, las migraciones blockchain pueden tardar años porque el software de las wallets, las reglas de consenso, los dispositivos de hardware, las aplicaciones, los procedimientos de custodia y los fondos de los usuarios requieren actualizaciones coordinadas.

El NIST recomienda que las organizaciones empiecen a identificar la criptografía vulnerable y planifiquen la migración mediante su programa de criptografía poscuántica.

Firmas basadas en hashes y Ethereum

Ethereum utiliza actualmente sistemas de firma que no están diseñados para resistir a un ordenador cuántico suficientemente potente.

Su capa de consenso utiliza firmas BLS, mientras que las cuentas externas ordinarias suelen utilizar firmas de curva elíptica.

La hoja de ruta actual de Ethereum para la resistencia cuántica analiza la sustitución de las firmas de validadores por un diseño basado en hashes llamado leanXMSS.

La hoja de ruta presenta leanXMSS como una línea de investigación, no como una migración ya completada en la mainnet.

Las firmas de validadores basadas en hashes plantean un importante reto de escalabilidad, ya que son mucho más grandes que las actuales firmas BLS.

Los investigadores de Ethereum estudian la agregación de pruebas para que muchas firmas grandes puedan verificarse mediante una prueba más pequeña.

El portal de investigación poscuántica de Ethereum describe trabajos sobre firmas basadas en hashes, agilidad criptográfica, autenticación de validadores y agregación mediante pruebas.

Cualquier cambio definitivo en Ethereum requeriría investigación, implementación, pruebas, revisión de la comunidad y coordinación de una actualización del protocolo.

Firmas de validadores basadas en hashes

Los validadores firman mensajes frecuentes relacionados con propuestas de bloques, attestations, finalidad y participación en el consenso.

Un esquema de firma sustituto debe admitir un gran volumen de mensajes sin sobrecargar el ancho de banda ni el almacenamiento de la red.

Las firmas con estado añaden riesgos porque un validador puede disponer de sistemas de respaldo o cambiar de máquina.

Una sincronización incorrecta del estado podría reutilizar una clave de firma de un solo uso.

Las firmas sin estado evitan ese fallo concreto, pero generan firmas más grandes y requieren más trabajo de verificación.

Por ello, los investigadores blockchain estudian la agregación, las pruebas recursivas, el hardware especializado y los rediseños de protocolos para que las firmas de validadores basadas en hashes sean prácticas.

Firmas basadas en hashes y wallets de criptomonedas

Una wallet de criptomonedas podría utilizar una clave de firma basada en hashes para autorizar transacciones si la blockchain admite las reglas de verificación necesarias.

La wallet tendría que generar la clave privada adecuada, calcular firmas, llevar un seguimiento del estado necesario y crear transacciones compatibles.

Las firmas de wallet con estado plantearían serios problemas para las copias de seguridad y el uso de varios dispositivos.

Al restaurar una copia de seguridad antigua, un usuario podría reutilizar accidentalmente un índice de firma ya consumido.

Una wallet móvil y una wallet de hardware que utilizaran la misma clave con estado también podrían generar estados incompatibles.

Las firmas basadas en hashes sin estado son más fáciles de respaldar, pero pueden producir transacciones mucho más grandes y costosas de procesar.

Los desarrolladores de wallets también deben tener en cuenta la generación de la frase semilla, la rotación de claves, el diseño de direcciones, la compatibilidad con hardware, la recuperación del usuario y la migración desde sistemas de firma anteriores.

Firmas basadas en hashes y wallets de contratos inteligentes

En algunos casos, las wallets de contratos inteligentes pueden admitir nuevos algoritmos de firma sin sustituir la regla de firma básica de todas las cuentas de una blockchain.

Un contrato puede incluir una lógica de verificación personalizada para una clave pública basada en hashes.

El usuario puede enviar una firma basada en hashes y el contrato puede verificarla según las reglas programadas.

Este enfoque podría permitir cuentas poscuánticas experimentales antes de una migración de toda la red.

Sin embargo, la verificación on-chain puede requerir muchas operaciones hash y consumir una parte considerable del espacio de bloques o de los recursos de ejecución.

Los desarrolladores deben comparar las ventajas de seguridad con el coste de las transacciones, la complejidad de los contratos y los riesgos de denegación de servicio.

Es posible que, con el tiempo, los sistemas de pruebas permitan a un contrato verificar una prueba compacta de que una firma basada en hashes más grande era válida.

Firmas basadas en hashes y abstracción de cuentas

La abstracción de cuentas permite que una cuenta utilice reglas de autorización programables, en lugar de depender por completo de un único algoritmo de firma fijo.

En teoría, una cuenta con abstracción podría aceptar una firma convencional, una firma basada en hashes, una política multifirma o una prueba generada por otro sistema de autenticación.

Esta flexibilidad puede facilitar la migración poscuántica, ya que los usuarios podrían actualizar la lógica de verificación de sus cuentas antes de que las firmas resistentes a la computación cuántica sean obligatorias a nivel del protocolo.

La abstracción de cuentas también conlleva responsabilidades de seguridad, ya que las claves de actualización, los módulos de recuperación y los contratos verificadores pueden abrir nuevas vías de ataque.

Una firma poscuántica no protege una cuenta si un atacante puede eludirla mediante un módulo de recuperación débil o una clave administrativa.

Firmas basadas en hashes y seguridad multifirma

Un sistema multifirma exige que varias claves autorizadas aprueben una acción.

Las firmas basadas en hashes pueden incluirse en sistemas multifirma como métodos de firma independientes.

Una política híbrida podría exigir tanto una firma convencional como una firma basada en hashes.

Este enfoque puede proteger frente al fallo de una familia criptográfica si la otra sigue siendo segura.

Sin embargo, los sistemas híbridos generan transacciones más grandes, verificaciones más complejas y procedimientos de recuperación más difíciles.

El sistema debe definir claramente si se requieren todas las firmas o basta con que se valide una de ellas.

Una regla de respaldo mal diseñada puede anular la ventaja de la firma más sólida.

Firmas híbridas

Una firma híbrida combina firmas de dos o más algoritmos criptográficos.

Un componente puede utilizar un algoritmo actual de curva elíptica, mientras que otro utiliza SLH-DSA u otro sistema poscuántico.

El objetivo es mantener la seguridad si posteriormente se vulnera uno de los algoritmos.

Las preguntas frecuentes del NIST sobre criptografía poscuántica analizan el uso de firmas dobles para datos y certificados digitales.

La migración híbrida puede reducir la dependencia de un nuevo algoritmo antes de que acumule décadas de experiencia en producción.

También aumenta la complejidad de implementación y exige una regla que determine cómo se combinan los resultados de las dos verificaciones.

Si una transacción es válida cuando se verifica cualquiera de las firmas, bastaría con vulnerar el esquema más débil para atacar la cuenta.

Si se exigen ambas firmas, la cuenta sigue dependiendo de la disponibilidad y el funcionamiento correcto de los dos sistemas.

Firmas basadas en hashes y espacio de bloques

Las firmas basadas en hashes pueden ocupar mucho más espacio de bloques que las firmas compactas de curva elíptica.

Las transacciones más grandes reducen el número de acciones de usuario que caben en un bloque, salvo que cambien la capacidad o los métodos de agregación.

Un mayor volumen de datos también puede aumentar los requisitos de ancho de banda, almacenamiento, propagación y sincronización del historial.

Estos costes son especialmente importantes en las blockchains de capa base, donde todos los nodos validadores procesan los mismos datos.

La agregación de firmas mediante pruebas de conocimiento cero o protocolos especializados podría reducir la cantidad de datos que cada nodo debe verificar directamente.

La agregación introduce, a su vez, supuestos criptográficos adicionales, costes de demostración, latencia y complejidad de implementación.

Tamaño de la firma

El gran tamaño de las firmas es una de las principales desventajas prácticas de las firmas basadas en hashes.

Según el conjunto de parámetros, las firmas SLH-DSA pueden contener miles o decenas de miles de bytes.

Las firmas XMSS y LMS también son mucho mayores que las firmas habituales de curva elíptica.

Las firmas grandes pueden ser aceptables para actualizaciones de software ocasionales o certificados raíz.

Son más difíciles de utilizar en transacciones blockchain de gran volumen, donde cada byte puede generar costes de red y comisiones.

La selección de parámetros debe equilibrar el tamaño de la firma, la velocidad de firma y verificación, el número máximo de firmas y el nivel de seguridad.

Tamaño de la clave pública

Las claves públicas de firma basadas en hashes pueden ser relativamente compactas porque una raíz de Merkle puede comprometer muchas claves de un solo uso.

Es una ventaja importante frente a almacenar por separado todas las claves públicas de un solo uso.

Una clave pública compacta no elimina el coste de la firma, ya que aún es necesario proporcionar la ruta de autenticación y los datos de la firma de un solo uso.

En los sistemas blockchain, el tamaño de la clave pública afecta a la creación de cuentas, el almacenamiento del estado, los testigos de las transacciones y la construcción de pruebas.

Tamaño de la clave privada

Una clave privada básica basada en hashes podría contener una gran colección de valores secretos aleatorios.

Los esquemas modernos suelen generar seudorrandómicamente muchos de esos valores a partir de una semilla maestra más pequeña.

Esto puede reducir las necesidades de almacenamiento, pero convierte la semilla en un elemento extremadamente sensible.

Si la semilla maestra se ve comprometida, pueden quedar expuestas todas las claves de firma de un solo uso derivadas.

Los esquemas con estado deben conservar tanto la semilla secreta como el índice de firma actual.

Hacer una copia de seguridad solo de la semilla, sin incluir el estado más reciente, puede ser peligroso, ya que restaurarla podría provocar la reutilización de claves.

Velocidad de firma

La firma basada en hashes requiere numerosas operaciones hash y operaciones con árboles.

Algunos conjuntos de parámetros están diseñados para firmar más rápido a cambio de firmas más grandes.

Otros reducen el tamaño de la firma, pero requieren más cálculo.

Los sistemas con estado pueden precalcular nodos del árbol o rutas de autenticación para aumentar la velocidad de firma.

El precálculo añade requisitos de almacenamiento y gestión del estado.

Las wallets blockchain y los validadores deben evaluar si pueden generar firmas dentro de plazos estrictos.

Velocidad de verificación

La verificación también requiere varias operaciones hash.

Las operaciones hash suelen ser sencillas, están ampliamente implementadas y son adecuadas para la aceleración por hardware.

Sin embargo, verificar miles de firmas grandes en cada bloque puede generar un coste total considerable.

Una blockchain debe tener en cuenta la carga de verificación en el peor de los casos, ya que los atacantes podrían enviar muchas transacciones de estructura válida cuyo procesamiento sea costoso.

Puede ser necesario que las reglas de comisiones y los límites de transacción reflejen el coste real de la verificación.

Riesgos de la gestión del estado

La gestión del estado es el principal riesgo operativo de XMSS, LMS, XMSSMT y HSS.

El firmante debe registrar cada índice de un solo uso consumido antes o durante la firma, de modo que el registro sobreviva a bloqueos y cortes de corriente.

La actualización debe ser atómica para impedir que el sistema genere una firma sin guardar el nuevo estado.

No se debe permitir que las copias de seguridad firmen desde un índice obsoleto.

Los sistemas de alta disponibilidad deben coordinar varias máquinas para evitar usos duplicados.

Puede utilizarse hardware seguro para aplicar contadores monotónicos o aislar el estado de firma.

La recomendación del NIST limita estos esquemas con estado a entornos capaces de aplicar controles estrictos a las claves y al estado.

Seguridad frente a ataques de canal lateral

Las firmas basadas en hashes pueden resultar atractivas porque las funciones hash son relativamente sencillas y pueden implementarse con operaciones habituales.

Esto puede facilitar la resistencia a ciertos ataques de canal lateral basados en el tiempo, el análisis del consumo eléctrico o las emisiones electromagnéticas, frente a algunos algoritmos complejos de teoría de números.

No son automáticamente inmunes a los ataques de canal lateral.

Las ramas de código, los accesos a memoria, la generación de números aleatorios, la inyección de fallos y el código de gestión de claves que dependan de secretos aún pueden filtrar información.

Las implementaciones en wallets de hardware y validadores deben utilizar técnicas constantes en tiempo revisadas cuando sea necesario.

Requisitos de aleatoriedad

La aleatoriedad segura es esencial para generar claves privadas y semillas basadas en hashes.

Si los valores secretos son predecibles, un atacante puede reconstruir la clave de firma.

Algunos esquemas también utilizan aleatoriedad en cada firma para protegerse frente a ataques de múltiples objetivos u ocultar relaciones deterministas.

Un generador de números aleatorios defectuoso puede debilitar un algoritmo matemáticamente seguro.

Las wallets deben generar material de claves mediante fuentes fiables de números aleatorios criptográficos, no con marcas de tiempo, frases elegidas por el usuario o funciones aleatorias comunes de las aplicaciones.

Agotamiento de claves

Las claves con estado basadas en hashes admiten un número limitado de firmas seguras.

El límite depende de la altura y la jerarquía de los árboles de Merkle seleccionados.

Cuando se han utilizado todas las claves de un solo uso permitidas, el par de claves debe retirarse.

Superar la capacidad prevista de la clave puede provocar reutilización o firmas no válidas.

Los sistemas deben supervisar la capacidad restante y rotar las claves antes de agotarla.

Los validadores blockchain que firman muchos mensajes necesitan planificar cuidadosamente la capacidad.

Rotación de claves

La rotación sustituye una clave de firma antigua por una nueva.

Los sistemas basados en hashes pueden necesitar una rotación porque un árbol con estado está casi agotado, los parámetros han cambiado o la clave podría haberse expuesto.

Siempre que sea posible, la clave antigua debería autenticar la nueva clave pública.

Los protocolos blockchain deben definir cómo actualizan las claves autorizadas las cuentas, los validadores, los bridges y los sistemas de gobernanza.

El proceso de migración debe impedir que los atacantes sustituyan la clave de reemplazo por una propia.

Los usuarios también necesitan procedimientos de recuperación claros si pierden la clave antigua antes de completar la rotación.

Verificación a largo plazo

Las firmas basadas en hashes pueden ser útiles para registros que deban seguir siendo verificables durante muchos años.

Algunos ejemplos son las versiones de protocolos, los puntos de control históricos, las imágenes de firmware, los archivos génesis y las decisiones de gobernanza.

La verificación a largo plazo sigue dependiendo de que se conserven los datos firmados, la clave pública, el identificador del algoritmo, el conjunto de parámetros y las funciones hash necesarias.

Si la función hash se debilita con el tiempo, los sistemas pueden necesitar sellos de tiempo, nuevas firmas o procedimientos de migración.

Que una tecnología sea poscuántica no significa que la firma siga siendo segura para siempre sin mantenimiento.

Firmas basadas en hashes para lanzamientos de software

Los usuarios de criptomonedas suelen instalar aplicaciones de wallet, clientes de nodo, software de validador, firmware y herramientas para desarrolladores.

Las firmas de lanzamiento ayudan a confirmar que el software descargado procede de un equipo de desarrollo autorizado y no se ha modificado después de firmarse.

Las firmas hash con estado pueden ser adecuadas para este fin, ya que las versiones de software se publican con menos frecuencia que las transacciones de blockchain.

Un equipo de publicación puede controlar el dispositivo de firma y gestionar cuidadosamente su índice de firma.

Las firmas poscuánticas para versiones de software podrían proteger las cadenas de suministro de software de larga duración frente a futuros ataques contra los algoritmos de firma convencionales.

Los usuarios deben seguir verificando la clave pública a través de una fuente de confianza.

Firmas basadas en hash para el firmware de las hardware wallets

Las hardware wallets instalan firmware que controla la generación de claves, la visualización de transacciones y el proceso de firma.

Una actualización de firmware maliciosa podría robar claves privadas o mostrar información falsa sobre las transacciones.

Los fabricantes pueden firmar el firmware para que el dispositivo solo acepte actualizaciones autorizadas.

Las firmas basadas en hash son una posible opción para autenticar firmware de larga duración, ya que las actualizaciones son poco frecuentes y la resistencia cuántica puede resultar valiosa.

El mecanismo de actualización también debe impedir la reversión a versiones anteriores y vulnerables del firmware.

Siguen siendo necesarios el arranque seguro, las raíces de confianza de hardware, los contadores de versión y las claves públicas protegidas.

Firmas basadas en hash para bridges y oráculos

Los bridges y los oráculos suelen depender de firmas de comités, operadores o nodos distribuidos.

Esas firmas pueden autorizar transferencias de activos o comunicar información que controla grandes cantidades de valor en criptoactivos.

Las claves públicas de larga duración podrían convertirse en objetivos cuánticos si el algoritmo subyacente se vuelve vulnerable.

Las firmas basadas en hash podrían ofrecer una mayor protección poscuántica para los mensajes de los comités.

Sin embargo, el mayor tamaño de las firmas y los requisitos de estado pueden generar costes de verificación on-chain.

Un bridge sigue siendo vulnerable si sus contratos inteligentes, gobernanza, supuestos económicos o umbrales de validadores están mal diseñados.

Sustituir el algoritmo de firma no resuelve todos los riesgos de los bridges ni de los oráculos.

Firmas basadas en hash para redes Layer 2

Las redes Layer 2 utilizan secuenciadores, probadores, validadores, comités u otros sistemas para procesar transacciones fuera de una blockchain base.

Estos participantes pueden firmar lotes, raíces de estado, declaraciones de disponibilidad de datos o mensajes entre capas.

Las firmas basadas en hash podrían proteger esos mensajes frente a futuros ataques cuánticos.

Una Layer 2 puede agrupar muchas firmas en una sola prueba antes de enviar datos a la capa base.

Esto puede reducir el coste de verificación on-chain y, al mismo tiempo, mantener una política de firmas poscuánticas off-chain.

La seguridad del diseño completo depende del sistema de pruebas, la disponibilidad de los datos, las claves de actualización, los contratos del bridge y las reglas de disputa.

Firmas basadas en hash y pruebas de conocimiento cero

Los sistemas de pruebas de conocimiento cero pueden ayudar a comprimir la verificación de grandes firmas basadas en hash.

Un probador puede verificar muchas firmas dentro de un circuito y generar una prueba más pequeña de que la verificación se ha realizado correctamente.

La blockchain verifica la prueba en lugar de procesar directamente cada firma.

Este enfoque puede reducir el espacio de bloque y el coste de verificación.

También añade los supuestos y riesgos de implementación del sistema de pruebas seleccionado.

La generación de pruebas debe ser lo bastante rápida para cumplir los requisitos temporales de la red.

La investigación poscuántica actual de Ethereum estudia este enfoque para agrupar grandes firmas de validadores.

Agilidad criptográfica

La agilidad criptográfica es la capacidad de sustituir o añadir algoritmos criptográficos sin rediseñar todo un sistema.

Es importante para las blockchains, ya que no se debe asumir que ningún algoritmo de firma seguirá siendo seguro para siempre.

Una wallet con agilidad criptográfica podría admitir varios tipos de firma y migrar activos mediante un proceso de actualización autenticado.

Un protocolo con agilidad criptográfica podría utilizar claves públicas versionadas, validación de cuentas programable o verificación de consenso actualizable.

La agilidad no debe crear una vía sencilla para volver a un algoritmo débil.

Todos los algoritmos admitidos, las reglas de reserva y las claves de migración pasan a formar parte de la superficie de ataque.

Migración desde las firmas cripto actuales

Migrar una blockchain de las firmas convencionales a las firmas basadas en hash requeriría algo más que publicar nuevo software para wallets.

La red necesitaría una forma de identificar los nuevos formatos de clave pública y firma.

Los nodos necesitarían reglas de verificación actualizadas.

Las wallets tendrían que generar, almacenar, proteger con copias de seguridad y rotar las nuevas claves.

Los usuarios tendrían que trasladar los activos de las cuentas antiguas a cuentas protegidas.

Habría que actualizar los validadores, bridges, contratos inteligentes, sistemas de gobernanza y políticas de custodia.

Los fondos inactivos plantean un problema difícil, ya que es posible que sus propietarios no migren antes de que la amenaza cuántica sea urgente.

Los diseñadores de protocolos podrían necesitar reglas de emergencia para las claves públicas expuestas, los tipos de cuenta antiguos y los activos abandonados durante mucho tiempo.

Almacenar ahora y atacar más adelante

La expresión «almacenar ahora y atacar más adelante» suele referirse a recopilar hoy datos cifrados para descifrarlos cuando mejoren los ordenadores cuánticos.

Las firmas de criptomonedas plantean una preocupación relacionada, pero distinta.

Los datos de blockchain son públicos de forma permanente, por lo que las claves públicas expuestas y las firmas históricas pueden estudiarse en el futuro.

Normalmente, un atacante no puede modificar una transacción que ya se ha finalizado simplemente por descubrir más tarde su clave privada.

El atacante podría robar fondos que sigan bajo el control de esa misma clave vulnerable o atacar sistemas que continúen confiando en ella.

Por eso, las cuentas de tesorería de larga duración, las direcciones reutilizadas, las identidades de validadores y las claves de bridges requieren una planificación temprana de la migración.

Ventajas de las firmas basadas en hash

La principal ventaja de las firmas basadas en hash es su sólida posición como candidatas a firmas poscuánticas.

Sus construcciones dependen principalmente de funciones hash criptográficas bien estudiadas.

No se basan en los problemas del logaritmo discreto amenazados por el algoritmo de Shor.

Varios esquemas cuentan con estándares formales del NIST y del IETF.

Las operaciones hash están ampliamente implementadas y pueden funcionar bien tanto en hardware como en software.

Los árboles de Merkle permiten representar muchas claves públicas de un solo uso mediante una única raíz.

Los diseños sin estado reducen el riesgo operativo de reutilizar el índice de firma.

Los diseños con estado pueden ser útiles en entornos de firma controlados y de baja frecuencia.

Desventajas de las firmas basadas en hash

La principal desventaja es el tamaño de las firmas.

Las firmas grandes pueden aumentar las comisiones de las transacciones de criptomonedas, el tiempo de propagación de los bloques, los requisitos de almacenamiento y el ancho de banda de verificación.

Los esquemas con estado requieren una gestión estricta de los índices y pueden fallar gravemente si se reutiliza el estado al usar copias de seguridad o firmantes en paralelo.

Los esquemas sin estado evitan mantener un estado permanente, pero por lo general requieren más datos y capacidad de cálculo.

Muchas wallets, chips, contratos inteligentes, clientes de nodos y protocolos de blockchain actuales todavía no admiten estos algoritmos.

Las firmas basadas en hash tampoco ofrecen las propiedades nativas y compactas de agregación que proporcionan algunos sistemas de firma actuales.

La agregación basada en pruebas podría resolver parte de este problema, pero añade otra capa criptográfica compleja.

¿Son irrompibles las firmas basadas en hash?

Las firmas basadas en hash no son irrompibles.

Su seguridad depende de la solidez de la función hash subyacente y de que la construcción completa sea correcta.

Un generador de números aleatorios débil puede exponer material de firma privado.

Un error de software puede calcular una ruta de autenticación incorrecta.

La reutilización del estado puede destruir un esquema con estado.

Un ataque de canal lateral puede filtrar datos secretos.

Una actualización maliciosa puede sustituir la clave pública utilizada para la verificación.

Futuros descubrimientos criptoanalíticos podrían debilitar una función hash o un conjunto de parámetros determinados.

La resistencia poscuántica aborda una clase concreta de ataques, no todos los fallos de seguridad.

Malentendidos frecuentes sobre las firmas basadas en hash

Un malentendido frecuente es creer que cualquier hash de blockchain ya proporciona autorización de transacciones resistente a la computación cuántica.

El hash de una transacción identifica los datos, pero no sustituye la firma digital utilizada para autorizar el gasto.

Otro malentendido es pensar que las firmas basadas en hash son automáticamente pequeñas porque las salidas hash tienen un tamaño reducido.

Una firma completa incluye datos de firmas de un solo uso, rutas de autenticación y otra información estructural.

Un tercer malentendido es creer que las firmas con estado son seguras siempre que se proteja la semilla privada.

También requieren una protección perfecta del estado de firma actual.

Un cuarto malentendido es pensar que resistente a la computación cuántica significa inmune a todos los ataques.

Siguen siendo posibles los errores de implementación, el phishing, el malware, los fallos de gobernanza y las vulnerabilidades de contratos inteligentes.

Un quinto malentendido es creer que las blockchains pueden adoptar instantáneamente un nuevo formato de firma.

La migración requiere coordinación entre el protocolo, las wallets, el hardware, la custodia, las aplicaciones y los usuarios.

Lista de comprobación de seguridad para sistemas de firmas basadas en hash

Utiliza únicamente algoritmos revisados y conjuntos de parámetros claramente identificados.

Genera las semillas privadas mediante un generador de números aleatorios criptográficamente seguro.

Protege las semillas maestras mediante hardware seguro o sistemas de gestión de claves cuidadosamente diseñados.

Nunca copies una clave privada con estado a dos firmantes independientes sin un diseño seguro de coordinación del estado.

Haz que las actualizaciones de estado sean atómicas y resistentes a los cortes de suministro y a las reversiones.

Supervisa la capacidad de firma restante de las claves XMSS, LMS, XMSSMT o HSS.

Autentica las rotaciones de claves para impedir que los atacantes sustituyan las claves públicas de reemplazo.

Utiliza la separación de dominios exactamente como exige el estándar.

Prueba la interoperabilidad con vectores oficiales e implementaciones independientes.

Planifica la migración del algoritmo antes de que el esquema actual deje de ser seguro.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una firma basada en hash?

Una firma basada en hash es una firma digital cuya seguridad depende principalmente de funciones hash criptográficas y construcciones de árboles hash.

¿Por qué son importantes las firmas basadas en hash para las criptomonedas?

Podrían proporcionar autorización poscuántica para wallets, validadores, bridges, sistemas de gobernanza, versiones de software y otras infraestructuras blockchain.

¿Son resistentes a la computación cuántica las firmas basadas en hash?

Se consideran resistentes a la computación cuántica cuando se utilizan funciones hash seguras y parámetros suficientemente sólidos, aunque los algoritmos cuánticos siguen reduciendo algunos márgenes de seguridad frente a ataques de fuerza bruta.

¿Qué es SLH-DSA?

SLH-DSA es el algoritmo de firma digital sin estado basado en hash estandarizado por el NIST en FIPS 205.

¿SLH-DSA es lo mismo que SPHINCS+?

SLH-DSA es el algoritmo estandarizado por el NIST derivado de SPHINCS+, pero las implementaciones deben seguir FIPS 205 y no asumir que todas las versiones anteriores de SPHINCS+ son idénticas.

¿Qué es XMSS?

XMSS es un sistema de firma con estado basado en árboles de Merkle que utiliza firmas de un solo uso WOTS+ y requiere un seguimiento cuidadoso de los índices de firma utilizados.

¿Qué es LMS?

LMS es un esquema de firma con estado basado en hash que combina firmas de un solo uso LM-OTS con autenticación mediante árboles de Merkle.

¿Qué es HSS?

HSS es un sistema jerárquico que conecta varios árboles LMS para que una estructura de claves pueda admitir un mayor número de firmas.

¿Cuál es la diferencia entre las firmas con estado y sin estado?

Las firmas con estado requieren que el firmante controle las claves de un solo uso utilizadas, mientras que las firmas sin estado evitan mantener un contador de firma permanente.

¿Por qué es peligrosa la reutilización del estado?

Reutilizar una clave de firma de un solo uso puede revelar suficiente información secreta como para debilitar o destruir la seguridad de un esquema de firmas con estado basado en hash.

¿Qué es una firma basada en un árbol de Merkle?

Una firma basada en un árbol de Merkle utiliza una raíz de Merkle para autenticar muchas claves públicas de un solo uso mediante rutas de autenticación compactas basadas en hash.

¿Qué es WOTS+?

WOTS+ es una construcción de firma de Winternitz de un solo uso utilizada como componente de XMSS y SLH-DSA.

¿Qué es FORS?

FORS es una construcción de firma de uso limitado que se utiliza dentro de SLH-DSA para firmar resúmenes de mensajes antes de autenticar el resultado mediante un hypertree.

¿Las principales blockchains ya utilizan firmas basadas en hash?

Todavía no son la firma de transacción habitual en la mayoría de las principales redes blockchain, aunque la investigación activa y los despliegues especializados están aumentando.

¿Ethereum utiliza ya firmas basadas en hash?

Ethereum no las utiliza actualmente como firma estándar de validadores o usuarios, pero su hoja de ruta de investigación poscuántica está explorando leanXMSS y la agregación basada en pruebas.

¿Puede un contrato inteligente verificar una firma basada en hash?

Un contrato inteligente puede implementar una lógica de verificación compatible, aunque los costes de cálculo y de datos de transacción pueden ser considerables.

¿Por qué son tan grandes las firmas basadas en hash?

Deben incluir valores de firmas de un solo uso, rutas de autenticación de Merkle y otra información necesaria para vincular la firma del mensaje con la raíz pública.

¿Se pueden agregar las firmas basadas en hash?

Por lo general, no ofrecen la agregación nativa compacta disponible en algunos esquemas actuales, pero los sistemas de pruebas podrían agregar los resultados de su verificación.

¿Puede una hardware wallet utilizar firmas basadas en hash?

Una hardware wallet puede admitirlas si dispone de firmware compatible, almacenamiento seguro de claves, capacidad de procesamiento suficiente y gestión segura del estado cuando sea necesario.

¿Las firmas basadas en hash sustituyen al cifrado?

No. Las firmas proporcionan autenticación e integridad, mientras que el cifrado está diseñado para mantener la confidencialidad de la información.

¿Puedo convertir una clave privada cripto existente en una clave basada en hash?

Una migración segura suele requerir generar un nuevo par de claves basado en hash y autorizar la nueva clave pública conforme a las reglas de la cuenta o del protocolo existente.

¿Son más seguras las firmas basadas en hash que todos los demás esquemas poscuánticos?

Se basan en fundamentos de seguridad conservadores, pero la seguridad también depende de los requisitos de rendimiento, la calidad de la implementación, la gestión de claves, los parámetros y el protocolo que las rodea.

¿Cuál es el principal riesgo de XMSS y LMS?

El principal riesgo operativo es reutilizar accidentalmente un índice de firma de un solo uso debido a la restauración de una copia de seguridad antigua, la firma en paralelo o una actualización de estado fallida.

¿Cuál es el principal riesgo de SLH-DSA?

Sus principales limitaciones prácticas son el gran tamaño de las firmas y el elevado coste de cálculo, aunque los fallos de implementación y de aleatoriedad también siguen siendo riesgos de seguridad.

¿Los ordenadores cuánticos romperán las criptomonedas de inmediato?

No hay ningún ordenador cuántico demostrado actualmente que pueda realizar los ataques necesarios contra las claves de las principales blockchains, pero la migración debe empezar pronto porque los cambios globales de protocolo requieren una preparación exhaustiva.

Conclusión

Las firmas basadas en hash son sistemas de firma digital construidos principalmente a partir de funciones hash criptográficas, firmas de un solo uso y autenticación mediante árboles de Merkle.

Son muy relevantes para las criptomonedas porque ofrecen una vía creíble para autenticar transacciones y validadores con resistencia frente a los ataques conocidos de la computación cuántica.

Los esquemas con estado, como XMSS, XMSSMT, LMS y HSS, pueden ofrecer una seguridad sólida, pero requieren un seguimiento exacto de cada índice de firma utilizado.

Restaurar una copia de seguridad antigua o utilizar la misma clave con estado en dos dispositivos puede reutilizar accidentalmente material de firma y debilitar gravemente la clave.

SLH-DSA, sin estado, evita ese requisito de estado permanente y se convirtió en un estándar definitivo del NIST mediante FIPS 205 en agosto de 2024.

La contrapartida es que las firmas SLH-DSA son mucho más grandes que las que utilizan normalmente las cuentas y los validadores de criptomonedas actuales.

Las firmas grandes afectan a las comisiones de transacción, el espacio de bloque, el ancho de banda, el almacenamiento, la sincronización y el coste de verificación.

Por eso, los investigadores de blockchain estudian la abstracción de cuentas, las firmas híbridas, la agregación de conocimiento cero, la verificación programable y la agilidad criptográfica.

La investigación poscuántica actual de Ethereum incluye firmas de validadores basadas en hash y sistemas de pruebas diseñados para comprimir su verificación.

Las firmas basadas en hash no resuelven todos los problemas de seguridad cripto.

El malware en wallets, el robo de semillas, el phishing, los errores en contratos inteligentes, una gobernanza débil, los bridges inseguros, la aleatoriedad incorrecta y los errores de implementación todavía pueden causar pérdidas.

Deben entenderse como una potente tecnología de autenticación, no como una solución de seguridad completa.

Para las redes de criptomonedas, el reto a largo plazo no consiste únicamente en elegir un algoritmo de firma resistente a la computación cuántica.

El reto mayor es migrar miles de millones de dólares en cuentas, aplicaciones, sistemas de validadores e infraestructuras sin interrumpir la seguridad de la red ni dejar atrás a los usuarios inactivos.

Las firmas basadas en hash ofrecen uno de los fundamentos más maduros y diseñados de forma más conservadora para esa transición.