Ledger testa assinaturas pós-quânticas, mas admite falhas de segurança

• A empresa reconhece que a versão atual ainda não protege contra ataques físicos ao chip.
• As novas chaves e assinaturas são até 50 vezes mais pesadas do que as de curva elíptica atuais.

A possível chegada da computação quântica leva diferentes atores do ecossistema de criptomoedas a adicionar proteções contra uma ameaça que, embora não seja iminente, já condiciona o design de novos produtos.

Nesse contexto, a Ledger adicionou suporte experimental para ML-KEM e ML-DSA, dois algoritmos de criptografia pós-quântica padronizados pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos (NIST), ao chip elemento seguro (Secure Element, SE) de seus dispositivos a partir do modelo Nano X. A Ledger realiza esses testes pós-quânticos nos SE através de seus kits de desenvolvimento de software (SDK) nas linguagens Rust e C, conforme anunciado pela empresa em 6 de julho.

Raf, diretor de Software Embarcado e Controle de Qualidade da Ledger, confirmou o desenvolvimento em uma publicação na rede social X e reconheceu que <<isso é experimental, a implementação ainda não é completamente segura. Falta muito mais, mas a base é sólida>>.

No contexto do Bitcoin e da maioria das redes de criptoativos, um atacante com um computador quântico suficientemente potente executando o algoritmo de Shor poderia, em teoria, obter uma chave privada de um usuário a partir de uma chave pública baseada em criptografia de curva elíptica (ECC) e autorizar transações sem conhecer a chave privada de um usuário.

Os dispositivos da Ledger armazenam as chaves privadas dentro do chip elemento seguro e geram as assinaturas criptográficas das transações sem expor essas chaves ao exterior. O algoritmo utilizado para assinar essas operações depende da rede correspondente. No Bitcoin, por exemplo, as transações podem ser assinadas com o esquema de curva elíptica ECDSA ou, no caso dos endereços Taproot, com assinaturas Schnorr.

A incorporação de ML-KEM e ML-DSA ao elemento seguro não significa que os dispositivos Ledger tenham começado a assinar transações de Bitcoin ou Ethereum com algoritmos pós-quânticos. Essas redes continuam aceitando apenas os esquemas definidos por seus próprios protocolos. O que mudou foi a integração da capacidade no elemento seguro da Ledger para executar os algoritmos pós-quânticos e expô-los por meio de novas funções dos kits de desenvolvimento de software (SDK), que um aplicativo pode invocar da mesma forma que hoje invoca as funções de ECDSA.

O SDK é o conjunto de ferramentas e bibliotecas com o qual os desenvolvedores constroem aplicativos para os dispositivos Ledger. Através dele, a nova capacidade pós-quântica do elemento seguro fica disponível para quem precisar no futuro: uma nova rede, uma atualização de protocolo, uma cadeia lateral ou qualquer aplicativo que decida adotar criptografia pós-quântica.
O Ledger Nano X seria o dispositivo mais básico da empresa que começaria a receber essa nova tecnologia. Fonte: Ledger.

O que a própria Ledger reconhece que falta {#h-o-que-a-propria-ledger-reconhece-que-falta}

O elemento seguro isola as chaves privadas dos algoritmos que as redes de criptoativos utilizam, mas fazê-lo também com as novas chaves pós-quânticas, protegendo-as contra ataques físicos, é um desafio distinto que a Ledger ainda não resolveu completamente.

O elemento seguro é o chip isolado do restante do sistema operacional do dispositivo Ledger, e a segurança desse isolamento não depende apenas da solidez matemática do algoritmo empregado, mas também de que sua execução física não vaze informações: um atacante com acesso físico ao dispositivo pode, em teoria, medir o consumo elétrico do chip ou o tempo que leva para resolver cada operação para inferir a chave privada sem precisar quebrar a matemática por trás do ML-KEM ou ML-DSA, de acordo com o documento técnico compartilhado pela equipe da Ledger.

Essa técnica é conhecida como ataque de canal lateral (side-channel attack) e é independente da ameaça quântica, pois não requer um computador quântico, apenas acesso ao dispositivo e equipamentos de medição.

A Ledger detalha que a implementação atual do ML-KEM e ML-DSA no SDK não inclui contramedidas contra esse tipo de ataque. A empresa antecipou que uma versão futura adicionará duas técnicas específicas para fechar essa brecha: a mascaramento aritmético (arithmetic masking), que divide cada chave secreta em fragmentos aleatórios para que nenhuma medição isolada revele o valor real, e a aleatorização de operações (shuffling), que altera a ordem em que os cálculos internos são executados para que o padrão de consumo elétrico não seja previsível. Nenhuma das duas está disponível ainda, e a Ledger não especificou uma data para sua chegada.

O custo técnico: chaves e assinaturas mais pesadas

As novas chaves e assinaturas são consideravelmente mais pesadas do que as atuais, de acordo com a equipe da Ledger. Como pode ser visto na imagem a seguir, uma chave pública de ML-KEM-768 ocupa 1.184 bytes, em comparação com os 64 bytes de uma chave pública equivalente baseada em criptografia de curva elíptica (P-256/ ECDH). Por sua vez, uma assinatura gerada com ML-DSA-65 ocupa 3.309 bytes, em comparação com os 64 bytes de uma assinatura com ECDSA, o que implica um aumento de tamanho de até 50 vezes.
Diferentes esquemas de assinaturas para transações digitais. Fonte: Ledger.

Para que esse peso adicional funcione dentro da memória limitada de seus dispositivos, que varia entre 28 e 40 kilobytes dependendo do modelo, a Ledger otimizou o cálculo para gerar cada componente um por vez, em vez de carregá-los todos juntos. A Ledger também garante que a saída de sua implementação é, em suas palavras, <<bit a bit idêntica>> aos vetores de teste oficiais do NIST.

O antecedente da Trezor {#h-o-antecedente-da-trezor}

Como reportou a CriptoNoticias, a Trezor incorporou em outubro passado proteção pós-quântica no Boardloader de sua carteira Safe 7, o primeiro programa que é executado ao ligar o dispositivo, gravado de fábrica e que não pode ser modificado depois. Esse programa combina ECDSA com SLH-DSA-128, um algoritmo de assinatura digital da família SPHINCS+ que, ao contrário do ML-DSA empregado pela Ledger, baseia sua resistência quântica em funções hash em vez de redes, embora cumpra o mesmo propósito: provar que uma operação foi autorizada por quem possui a chave privada. O NIST também o padronizou em 2024. Além disso, a Trezor distribuiu o ML-DSA-44, uma variante do mesmo algoritmo que a Ledger incorporou, em um dos três chips que integram seu dispositivo.>>

Charles Guillemet, diretor de Tecnologia (CTO) da Ledger, explicou a lógica por trás da execução desses algoritmos em um elemento seguro com uma tela confiável: <<A criptografia pós-quântica não serve de nada **se a chave privada continua vivendo em uma máquina que pode mentir para você** sobre o que está assinando>>.

Dessa forma, enquanto a Trezor já gravou proteção pós-quântica de fábrica em um componente inalterável, a Ledger avança com uma camada experimental que a própria empresa ainda não considera totalmente segura.

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