L’informatique quantique, autrefois un concept théorique, progresse aujourd’hui rapidement et remodèle notre compréhension du traitement des données.

Contrairement aux ordinateurs traditionnels utilisant des bits, les machines quantiques exploitent les qubits, qui peuvent exister dans plusieurs états à la fois. Cela les rend nettement plus efficaces que les systèmes informatiques traditionnels pour résoudre des problèmes complexes.

Pour le secteur de la blockchain, l’essor de la technologie quantique constitue une menace importante pour les systèmes cryptographiques qui sous-tendent la sécurité de la blockchain. Les méthodes de cryptage actuelles, telles que Rivest-Shamir-Adleman (RSA) et Elliptic-Curve Cryptography (ECC), sont largement utilisées dans des réseaux comme Bitcoin et Ethereum. 

Leur principale force réside dans leur complexité, que les systèmes traditionnels ne peuvent pas résoudre. Pourtant, les machines quantiques prétendent être capables de briser ces systèmes, rendant potentiellement ces réseaux vulnérables à des attaques autrefois jugées improbables.

Alors que l’ensemble du secteur comprenant les crypto-monnaies, les jetons non fongibles (NFT) et les applications décentralisées (DApps) est menacé, des mesures cryptographiques résistantes aux quantiques sont nécessaires de toute urgence. Alors que nous nous dirigeons lentement vers l’ère post-quantique, le secteur de la blockchain doit innover et s’adapter.

Pour éclairer ces questions, Lisa Loud, directrice exécutive de la Secret Network Foundation et présidente du groupe de travail sur les algorithmes quantiques de l'IEEE SA, s'est récemment entretenue avec crypto.news, discutant des implications de l'informatique quantique pour la sécurité de la blockchain et de la manière dont ces menaces sont traitées.

Que sont les attaques informatiques quantiques et pourquoi est-elle considérée comme une menace pour la blockchain et les crypto-monnaies en général ?

Les attaques informatiques quantiques ressemblent aux attaques par force brute actuelles dans le sens où leur capacité à essayer différentes combinaisons est considérablement améliorée par rapport aux ordinateurs classiques. Si vous possédez une serrure à combinaison à trois chiffres, il existe environ un millier de combinaisons, et un voleur patient pourrait toutes les essayer et déverrouiller votre valise ou voler votre vélo. Lorsque vous disposez d’un mot de passe en ligne de 12 caractères, les permutations s’élèvent à 7 212 mots de passe différents possibles, qu’un être humain ne pourrait pas gérer – mais un ordinateur classique pourrait tous les essayer en séquence et éventuellement trouver la bonne combinaison. Si vous disposez d’un portefeuille avec une clé privée cryptée, le nombre d’options possibles passe à 2 256. C’est trop pour que l’informatique classique puisse le gérer, mais un ordinateur quantique pourrait le faire. 

Il s’agit d’une simplification de la réalité, mais elle transmet l’idée selon laquelle une attaque informatique quantique constitue une menace pour les blockchains et les crypto-monnaies.  De nombreuses propositions pour faire face à cette menace sont en grande partie théoriques ou dépendent de la solution consistant à créer de nouvelles blockchains dotées d’une résistance quantique native, mais cela n’est pas pratique lorsque des millions de dollars sont immobilisés dans les blockchains existantes. Au lieu de cela, certains chercheurs se concentrent sur des cadres de bout en bout pouvant être appliqués aux blockchains existantes3. Une autre menace moins évidente mais potentielle est que les ordinateurs quantiques pourraient être capables d’extraire des blocs beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques, centralisant ainsi potentiellement la puissance d’extraction. 

Le secteur de la blockchain pourra-t-il résoudre ces problèmes avant que la technologie informatique quantique ne soit pleinement prête ?

Ce sont les problèmes que nous rencontrons aujourd’hui, mais qui sait ce qui émergera une fois que l’informatique quantique sera une réalité. Nous savons que la cryptographie blockchain évolue spécifiquement pour contrer ces menaces, mais la plus grande question est : à quoi n’avons-nous pas pensé ? Quelles menaces existent qui ne sont pas évidentes aujourd’hui mais qui n’apparaîtront qu’une fois que nous aurons ces deux technologies dans le même espace ? Nous ne connaissons pas la réponse, mais nous pouvons être certains d’une chose : il y aura de nouveaux problèmes inattendus à résoudre lorsque les blockchains rencontreront l’informatique quantique.

Théoriquement, les ordinateurs quantiques peuvent briser les algorithmes cryptographiques RSA et Elliptic Curve ; Dans quelle mesure la menace qui pèse sur les plateformes blockchain actuelles comme Bitcoin et Ethereum est-elle imminente ?

Le domaine de la cryptographie quantique, bien que prometteur dans son potentiel de décryptage des chiffrements existants, est loin d’être prêt pour des déploiements pratiques. Dans le même temps, le chiffrement en chaîne continue d’évoluer et les cryptographes d’aujourd’hui sont conscients de la menace quantique qui se profile à l’horizon. En raison de cet ensemble de conditions, le développement de nouvelles méthodes de chiffrement en chaîne considère que des méthodes à l’épreuve quantique sont nécessaires. Aujourd’hui, il n’y a aucune menace imminente pour Bitcoin ou Ethereum simplement parce que le matériel quantique reste en grande partie une construction théorique. 

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Pensez-vous que les normes cryptographiques peuvent aider à sécuriser les réseaux blockchain contre les menaces quantiques ? Peuvent-ils être intégrés dans des systèmes existants comme Bitcoin et Ethereum ?

Il existe différents algorithmes de crypto-monnaie conçus pour gérer la résistance quantique, tels que SPHINCS+. Alors que je préside un comité de normalisation à l'IEEE chargé de définir les meilleures pratiques en matière d'écriture d'algorithmes quantiques, il existe d'autres groupes de travail au sein de l'IEEE et de nombreuses autres organisations de normalisation qui travaillent sur les meilleures pratiques pour le développement de logiciels résistants aux quantiques. Les blockchains seront capables de changer d’algorithme de chiffrement plus tôt que de nombreux autres secteurs de l’industrie. En particulier, les chaînes qui ont mis en place une structure de gouvernance auront plus de facilité à effectuer la transition. Les chaînes telles que Bitcoin ou Ethereum peuvent prendre plus de temps.

Quels sont les défis auxquels les blockchains décentralisées sont confrontées lors de la migration vers la cryptographie post-quantique ? Le pseudonymat inhérent aux blockchains publiques est-il un problème ?

Le pseudonymat des utilisateurs de la blockchain n’est pas tant le problème ici : c’est la répartition des nœuds sur chaque blockchain, dont Bitcoin est le plus extrême. Toute stratégie d’atténuation visant à rendre Bitcoin à l’épreuve quantique nécessitera presque certainement un changement dans le format de l’adresse du portefeuille. Le mécanisme de consensus de preuve de travail de Bitcoin est moins immédiatement menacé, mais son système d’adresse (basé sur ECDSA – Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) est vulnérable et devra changer. Cela a toujours été un processus compliqué qui a créé le chaos et certaines pertes.  Ethereum est confronté à des défis similaires en termes de structure d'adresse et de large distribution, mais il présente l'avantage d'être plus facilement évolutif que Bitcoin en raison de ses capacités de contrat intelligent. 

Alors oui, la migration de toute blockchain vers la cryptographie post-quantique posera des défis, et plus la distribution de la chaîne est large, plus il sera difficile de surmonter ces défis. Les portefeuilles dont la migration est plus lente pourraient être confrontés à des vulnérabilités plus élevées aux attaques quantiques. Veiller à ce que les systèmes post-quantiques puissent interagir avec les systèmes existants pendant la période de transition nécessitera la maintenance de systèmes doubles pendant une période prolongée, et la structure de clé plus large pourrait avoir un impact sur les performances de la blockchain. 

Alors, existe-t-il des réseaux blockchain existants équipés pour la transition ? 

Certaines blockchains construites plus récemment ont un chemin plus facile vers l’atténuation. Par exemple, Cosmos est configuré de manière à faciliter une migration. Toutes les chaînes construites sur le SDK Cosmos voudront peut-être choisir un algorithme commun à l'épreuve des quantiques pour faciliter l'intégration du portefeuille. Certaines chaînes sont spécifiquement conçues pour crypter les données qu'elles transportent dans les transactions, comme Secret Network et Fhenix. Secret utilise des enclaves matérielles sécurisées (telles que le TEE d'Intel SGX) pour protéger les données cryptées en chaîne. Ces chiffrements résistent aux attaques quantiques car il est possible pour les enclaves sécurisées de modifier leurs schémas de chiffrement en temps réel, avec certaines implications en termes de performances. Fhenix utilise les mathématiques – ou le cryptage entièrement homomorphique – pour sécuriser les données dans un schéma de cryptage complexe résistant aux quantiques. La technologie FHE n’est pas prête à être utilisée aujourd’hui, mais son calendrier est beaucoup plus court que celui des ordinateurs quantiques. Cela permet de construire l’avenir des blockchains de manière native avec une résistance quantique intégrée, bien avant que l’informatique quantique ne soit prête à attaquer les blockchains.

De combien de temps dispose le secteur de la blockchain avant que la menace de l’informatique quantique ne devienne inévitable ?

D’ici 10 à 20 ans, l’industrie [de la blockchain] devrait être pleinement préparée. De nombreux experts estiment que des ordinateurs quantiques capables de briser les systèmes cryptographiques actuels pourraient voir le jour dans ce laps de temps. Au-delà de cela, s’ils ne sont pas résolus, les ordinateurs quantiques seront probablement capables de briser la plupart des systèmes cryptographiques actuellement utilisés dans les blockchains. Le jour où l’informatique quantique menacera le cryptage du Bitcoin et de l’Ethereum est dans un avenir incertain. Quant à savoir quand un ordinateur doté de suffisamment de matériel et de logiciels pour gérer des problèmes complexes sera prêt, sur la base de la modélisation du nombre de qubits développés depuis 2014 et de la projection de ce calendrier1, les premières estimations sont 2035, et certains disent bien plus tard, jusqu'à l'année 2050. 

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