Blockchain résistante au quantique : pourquoi les mathématiques, et non les machines, détiennent la clé

Des acteurs sophistiqués, y compris des États-nations, collectent discrètement des données cryptées dans l’unique intention de les déchiffrer une fois que l’informatique quantique sera mature. Parce que les organisations sont légalement tenues de conserver les journaux d’identité, les enregistrements et les données sensibles pendant des années, ces données restent vulnérables à un futur déchiffrement. Une stratégie très réelle appelée récoltez maintenant, déchiffrez plus tard est déjà en jeu.

Les blockchains sont exposées de manière unique. Contrairement à la messagerie éphémère, les blockchains sécurisent de manière permanente l'argent, l'identité, les contrats et la gouvernance. Sans défenses proactives dès maintenant, nous risquons de laisser la base même de la finance décentralisée et de la gouvernance ouverte aux attaques demain propulsées par la technologie quantique.

Si les blockchains doivent servir de colonne vertébrale à la finance, à la gouvernance et à l’identité, elles doivent être conçues pour la décennie quantique — non pas avec du matériel exotique, mais avec de meilleures mathématiques.

Un changement en cryptographie

La cryptographie traditionnelle, comme RSA, repose sur la difficulté de la factorisation de très grands nombres premiers. Pendant des décennies, cette complexité computationnelle a suffi. Mais en 1994, Peter Shor du MIT a démontré qu'un ordinateur quantique pourrait résoudre ces problèmes de manière exponentiellement plus rapide, transformant des énigmes « difficiles » en énigmes solvables.

La cryptographie post-quantique (PQC) est apparue comme une réponse. Plutôt que de s'appuyer sur la difficulté d'une seule énigme, la PQC dissimule les données de manière à obliger les attaquants à effectuer un nombre infaisable de suppositions. La classique Système cryptographique McEliece, introduit en 1978, est toujours considéré comme l'une des approches PQC les plus robustes. Mais cela a un coût : crypter et décrypter tout avec McEliece est tellement exigeant sur le plan computationnel que c’est comme un remède qui tue presque le patient en même temps que la maladie.

Dans la blockchain, il existe quelques mesures essentielles que les développeurs blockchain ont prises pour aborder de manière pragmatique la cryptographie post-quantique. La Fondation Ethereum a soutenu un groupe de recherche appelé ZKnox, travaillant sur des solutions post-quantiques open-source qui pourraient réduire les frais de gaz jusqu’à 12 fois tout en protégeant l’avenir d’Ethereum contre les menaces quantiques. Algorand sécurise l'intégralité de l'historique de sa chaîne avec des signatures FALCON pour sa résilience post-quantique.

Une percée en codage au MIT

Voici l’idée clé : il n’est pas nécessaire de chiffrer toutes les données pour les rendre sûres face à l’informatique quantique. Déchiffrer l’ensemble est computationnellement complexe et très coûteux.

Le Random Linear Network Coding (RLNC), une méthode de codage développée pendant plus de deux décennies dans mon laboratoire au MIT « Groupe de codage réseau et communications fiables » offre une alternative éprouvée. RLNC prend les données et les divise en équations codées, qui peuvent ensuite être mélangées et recombinées au fur et à mesure de leur parcours dans le réseau.

La PQC traditionnelle est coûteuse car elle nécessite le chiffrement et le déchiffrement de toutes les données. Avec Cryptage PQC via RLNC vous n'avez besoin de chiffrer qu'une fraction — par exemple, une équation codée sur dix — et l'ensemble du jeu de données bénéficie de cette protection quantique sécurisée.

Avec RLNC, chiffrer 10 % des données protège efficacement 100 % de l'ensemble des données, tout en réduisant de 90 % la charge computationnelle. Et plus important encore, tout cela repose sur des mathématiques pures. Parce que RLNC consiste à encoder et décoder les données en paquets, il peut être intégré à n'importe quel niveau de la pile Web3, permettant des performances évolutives et sécurisées contre l'informatique quantique des systèmes décentralisés.

Au niveau de l'application, les calculs sont appliqués au niveau logiciel et gérés localement, représentant ainsi la voie la plus rapide vers l'adoption. Au niveau de l'infrastructure, nous avons réalisé une synthèse de RLNC dans les puces matérielles au MIT, démontrant que cela peut être réduit à l'échelle du silicium et intégré au cœur des nœuds blockchain, garantissant une résilience systémique à long terme à un coût minimal.

En fin de compte, RLNC peut également être utilisé comme une « couche mémoire sécurisée quantiquement » pour les blockchains. Une méthode permettant de garantir que la propagation des données, leur stockage et leur écriture sur la chaîne bénéficient d'une sécurité quantique sans que chaque transaction ne soit douloureusement chiffrée de bout en bout.

L'appel à l'action

Les institutions ne mettront pas leurs systèmes financiers, systèmes d'identité ou modèles de gouvernance sur des blockchains publiques à moins que ces systèmes ne soient prouvablement à l'épreuve du futur. Et nous n'avons pas besoin d'attendre l'arrivée des ordinateurs quantiques pour nous en prémunir. À ce moment-là, il sera trop tard ; les données auront déjà été récoltées.

Comme j'aime le rappeler, il n’y a rien de quantique dans la sécurité post-quantique. Tout repose sur du codage. Des mathématiques sur papier. Contrairement à ce que vous pourriez penser, il n’est pas nécessaire de posséder une machine quantique pour être à l’abri des menaces quantiques.

Si les blockchains doivent servir de colonne vertébrale à la finance, à la gouvernance et à l'Internet des objets, elles doivent être conçues non seulement pour évoluer, mais aussi pour résister aux menaces quantiques. Et avec RLNC, nous disposons enfin d'une méthode pour rendre la sécurité quantique à la fois pratique et performante.