O mundo digital depende fortemente de sistemas criptográficos para proteger nossas identidades, comunicações e transações. Desde o momento em que fazemos login no banco online até as transferências em blockchain que sustentam as finanças descentralizadas, assinaturas digitais e criptografia são os guardiões invisíveis da confiança.

No entanto, a chegada iminente de computadores quânticos em grande escala representa uma ameaça existencial a esses mecanismos de segurança fundamentais. A criptografia de chave pública atual, a base da segurança digital moderna, é fundamentalmente vulnerável a ataques quânticos.

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Abordar esse profundo desafio requer um novo padrão, um que o SLHDSA (Algoritmo de Assinatura Digital Baseado em Hash Sem Estado) do Quranium foi projetado para fornecer, inaugurando uma era de identidade digital e autenticação quântico-segura.

A Ameaça Quântica Crescente

A criptografia tradicional de chave pública, incluindo algoritmos como RSA, Criptografia de Curva Elíptica (ECC) e Algoritmos de Assinatura Digital (DSA, ECDSA, EdDSA), depende de problemas matemáticos que são computacionalmente inviáveis para computadores clássicos resolverem.

No entanto, os computadores quânticos, armados com algoritmos como o algoritmo de Shor, podem resolver esses problemas de forma eficiente em tempo polinomial. Isso significa que, uma vez que um computador quântico suficientemente poderoso se torne uma realidade, as assinaturas digitais que protegem nosso mundo online se tornarão inúteis.

As implicações são abrangentes. Componentes críticos de segurança, como certificados TLS (Transport Layer Security) que protegem sites HTTPS, bancos online, aplicativos de mensagens e identidades digitais serão comprometidos.

Os adversários poderiam lançar ataques "Colha Agora, Descriptografe Depois", coletando os dados criptografados de hoje para descriptografá-los assim que as capacidades quânticas amadurecerem. Para transações em blockchain, atualmente protegidas por assinaturas ECDSA (como visto no Bitcoin e Ethereum), essa vulnerabilidade poderia permitir que computadores quânticos forjassem transações e roubassem fundos.

A urgência de transitar para criptografia resistente a quântica é inegável para evitar um futuro onde toda a segurança digital esteja fundamentalmente quebrada.

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A Necessidade Crítica por Assinaturas Pós-Quânticas

Para proteger contra essa crise iminente, pesquisadores criptográficos estão desenvolvendo a Criptografia Pós-Quântica (PQC). Assinaturas digitais pós-quânticas são cruciais para estabelecer segurança a longo prazo em um mundo dominado por quântica.

  • Segurança de Identidade Digital e Autenticação: Certificados digitais, incluindo SSL/TLS, assinaturas de e-mail e identidades baseadas em blockchain, atualmente dependem de RSA/ECC. PQC garante que a autenticação digital permaneça inquebrável, fornecendo uma base robusta para identidade digital segura na era quântica.

  • Proteger Certificados TLS e Comunicações Seguras: A capacidade dos computadores quânticos de quebrar a criptografia TLS significa que comunicações sensíveis podem ser interceptadas. Protocolos TLS resistentes a quântica, já sendo testados por grandes empresas de tecnologia usando algoritmos como SLHDSA e Dilithium, são vitais para manter a privacidade e a integridade das comunicações na internet.

  • Preparação para o Futuro das Transações em Blockchain: As criptomoedas estão particularmente expostas, uma vez que suas assinaturas ECDSA poderiam ser exploradas por atacantes quânticos para forjar transações e comprometer fundos. Uma transição para assinaturas seguras contra quântica é essencial para a viabilidade e segurança a longo prazo de livros-razão descentralizados.

O processo de padronização de criptografia pós-quântica do NIST já selecionou algoritmos resistentes a quântica para padronização, sublinhando a necessidade imediata de governos, instituições financeiras e empresas para começarem a migrar.

A Solução Quântico-Segura do Quranium: SLHDSA

O Quranium, fundado no início de 2024 por visionários do Web3, se posiciona como a primeira Camada de Convergência do mundo, unindo Quântica, Blockchain e IA para criar uma era digital segura, rápida e inteligente. Um pilar de sua missão é entregar uma infraestrutura Layer 1 quântico-segura construída sobre criptografia pós-quântica aprovada pelo NIST.

No coração da estratégia de segurança quântica do Quranium está o SLHDSA (Algoritmo de Assinatura Digital Baseado em Hash Sem Estado). O SLHDSA é um esquema de assinatura criptográfica pós-quântica padronizado pelo NIST que é seguro contra ataques clássicos e quânticos. Ao contrário das assinaturas ECDSA tradicionais, que dependem de curvas elípticas, a segurança do SLHDSA é baseada em funções de hash, tornando-o imune ao algoritmo de Shor e resistente à criptoanálise quântica.

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A integração do SLHDSA pelo Quranium substitui fundamentalmente a vulnerável ECDSA no núcleo da camada criptográfica, tornando todas as atividades da rede à prova de quântica. Este compromisso com a segurança quântica se reflete em todo seu ecossistema:

  • Identidades Digitais Seguras: Na Carteira QSafe, a frase mnemônica de um usuário gera deterministicamente chaves SLHDSA para assinar transações na Cadeia Quranium, juntamente com chaves ML-KEM para criptografia.

A chave pública SLHDSA é então usada para derivar um endereço de blockchain compatível com a Cadeia Quranium. Este robusto processo de geração de chaves, resistente a ataques quânticos, fornece um novo padrão para identidade digital no mundo descentralizado.

  • Transações Quântico-Seguras: Cada transação na Cadeia Quranium é assinada usando uma chave privada SLHDSA, gerando uma assinatura que tem aproximadamente 49.856 bytes de tamanho. Embora significativamente maior do que as assinaturas tradicionais, isso garante a máxima resistência contra ameaças quânticas. A assinatura SLHDSA, juntamente com a chave pública do usuário, é anexada à transação para verificação pelos nós Quranium.

  • Backups Protegidos: Os backups de carteira são automaticamente criptografados localmente usando ML-KEM, outro esquema de criptografia pós-quântica baseado em rede padronizado pelo NIST, garantindo que dados sensíveis estejam protegidos contra ataques quânticos.

Criticamente, esses backups criptografados são então assinados usando a chave privada SLHDSA do usuário para garantir sua autenticidade e verificação à prova de adulteração antes de serem carregados. Esta assinatura SLHDSA também serve como uma prova de propriedade para a chave privada ML-KEM.

  • Integridade da Blockchain e Autenticação de Validadores: A Cadeia Quranium, operando em um modelo de Proof-of-Stake (PoS), garante propostas de bloco e atestações de validadores usando SLHDSA.

Os cabeçalhos de bloco são assinados por validadores com SLHDSA, e o registro de validadores mantém chaves públicas SLHDSA, garantindo a integridade da blockchain e a identidade quântica-segura dos participantes da rede.

  • Compatibilidade e Adaptabilidade EVM: Embora mantenha uma ampla compatibilidade com EVM, o Quranium introduz modificações específicas para integrar SLHDSA de forma contínua. Notavelmente, substitui a pré-compilação ecrecover do Ethereum por uma pré-compilação personalizada chamada slhrecover.

Esta função slhrecover aceita a assinatura SLHDSA de 49.920 bytes como entrada e retorna a chave pública associada de 64 bytes, permitindo que dApps e contratos inteligentes verifiquem a identidade do signatário de maneira quântico-segura.

Conclusão

A revolução da computação quântica exige uma reavaliação fundamental de nossos padrões de segurança digital. As vulnerabilidades inerentes aos sistemas criptográficos atuais que afetam identidades digitais, certificados TLS e transações em blockchain exigem soluções imediatas e robustas.

Quranium aborda diretamente esse desafio ao pioneirar um novo padrão com sua arquitetura de blockchain alimentada por SLHDSA. Ao integrar assinaturas pós-quânticas aprovadas pelo NIST em seu núcleo, o Quranium garante que identidades digitais sejam verdadeiramente seguras, transações sejam protegidas contra ataques quânticos, e todo o ecossistema descentralizado possa operar com uma garantia inquebrável diante de ameaças emergentes. A era da identidade digital e autenticação quântico-segura não é apenas uma perspectiva distante; com o SLHDSA do Quranium, está rapidamente se tornando uma realidade.