El dilema cuántico de Bitcoin: ¿bloques más grandes o pruebas STARK?

Eli Ben-Sasson (StarkWare) defiende el uso de ZK-STARKs como la solución óptima para proteger Bitcoin contra la computación cuántica, mientras que aumentar el tamaño del bloque resurge como la alternativa más simple, aunque políticamente compleja.

El cofundador de StarkWare, Eli Ben-Sasson, propone la agregación de pruebas STARK como la solución más eficiente para que Bitcoin pueda manejar las firmas post-cuánticas (PQ), que son entre 10 y 100 veces más grandes que las actuales. Esta tecnología, apoyada por algunos desarrolladores históricos de Bitcoin, compite directamente con la propuesta de aumentar el tamaño del bloque, una medida que revive los debates de 2017 sobre centralización y escalabilidad. El debate pone sobre la mesa el futuro de la seguridad cuántica y la adopción masiva de la red.

El dilema de las firmas post-cuánticas

El principal problema que enfrenta Bitcoin ante la llegada de la computación cuántica es el tamaño de las nuevas firmas post-cuánticas. Las firmas PQ aprobadas por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos (NIST) son entre 10 y 100 veces más grandes que las actuales firmas ECDSA y Schnorr de Bitcoin.

Este drástico incremento en el tamaño de las firmas podría ralentizar la red de forma significativa. Sin una solución de escalado adecuada, el rendimiento de Bitcoin podría caer a menos de una transacción por segundo, lo que comprometería su utilidad como sistema de pagos global.

Dos caminos, un objetivo

Ante este escenario, se presentan dos alternativas principales para que Bitcoin pueda adaptarse a la era post-cuántica. La primera consiste en aumentar el tamaño del bloque para acomodar las firmas más grandes. La segunda opción propone el uso de pruebas de conocimiento cero (ZK-STARKs) para comprimir las firmas y reducir su impacto en la capacidad de la red.

Marin Ivezic, autor que ha analizado este dilema en profundidad, resume la tensión entre ambas opciones:

«Aumentar la capacidad de forma nativa es la respuesta de ingeniería simple y la respuesta de gobernanza más difícil. Simplemente no tenemos tiempo para esos debates».

¿Por qué ZK-STARKs? La visión de StarkWare

Eli Ben-Sasson argumenta que las ZK-STARKs representan la mejor manera de abordar simultáneamente los problemas de escalabilidad y seguridad cuántica, permitiendo además la adopción masiva de Bitcoin. Según su planteamiento, una sola prueba STARK puede comprimir todas las firmas de un bloque en una prueba mucho más pequeña que las firmas individuales actuales, lo que permitiría que la blockchain funcione más rápido.

«Si no permiten la agregación ZK STARK, definitivamente será un movimiento muy desafortunado porque realmente no resolverá el problema», advierte Ben-Sasson. «Donde el problema es ‘¿puede todo el mundo usar realmente Bitcoin?'».

Apoyo y antecedentes en la comunidad Bitcoin

Ben-Sasson afirma que desarrolladores tempranos de Bitcoin como Greg Maxwell y Mike Hearn se mostraban «muy optimistas» sobre el potencial de los ZK-STARKs. Además, señala que tanto Adam Back, CEO de Blockstream, como Luke Dashjr, desarrollador de Bitcoin Core, están mostrando receptividad a la idea, aunque Cointelegraph no obtuvo respuesta de Back para confirmar esta postura.

En el ecosistema más amplio, el investigador de Ethereum Justin Drake ha manifestado su deseo de que Bitcoin adopte la tecnología de agregación ZK de «Lean Ethereum» para estandarizarla en toda la industria.

La ruta del bloque más grande: simple pero costosa

La alternativa de aumentar el tamaño del bloque es técnicamente directa, pero revive las profundas divisiones que experimentó la comunidad de Bitcoin en 2017, cuando se propuso duplicar el tamaño del bloque. El principal inconveniente de esta solución es que exige que cada nodo almacene y verifique muchos más datos, lo que incrementa los costes de operación y, según los críticos, tiende a la centralización de la red.

Alternativas de Blockstream: SHRINCS y SHRIMPS

Blockstream Research ha experimentado con esquemas de firma post-cuánticos basados en hash, como SHRINCS y SHRIMPS. Estas firmas son solo cinco veces más grandes que las actuales en uso normal, pero pueden llegar a ser hasta 40 veces más grandes si se necesita recuperar una wallet.

Aunque SHRINCS ya ha firmado transacciones en la sidechain Liquid de Blockstream, su desarrollo se encuentra en una etapa temprana. Las firmas más grandes ralentizarían la blockchain a menos que se incremente el tamaño del bloque, lo que conduce al mismo problema de gobernanza que divide a la comunidad.

Eficiencia vs. Gobernanza

La agregación con ZK-STARKs presenta ventajas significativas para preservar la descentralización de Bitcoin. La generación de una prueba STARK se puede realizar con equipos de bajo coste, valorados en menos de 100.000 dólares, e incluso desde un hogar. Su verificación es posible en cualquier dispositivo, incluyendo una Raspberry Pi.

En contraste, el modelo de Ivezic para la firma ML-DSA-44 muestra que, incluso con SegWit, la capacidad del bloque caería a entre 500 y 700 transacciones, frente a las 2.500 o 3.000 actuales, si no se aumenta su tamaño. Esto hace inevitable el debate sobre el tamaño del bloque.

Ivezic reconoce la solidez técnica de la propuesta de Ben-Sasson:

«La criptografía de Eli es sólida como una roca… El problema es todo lo que rodea a la criptografía».

Propuestas específicas para Bitcoin: OP_CAT y más allá

La propuesta más pragmática y conservadora para implementar pruebas STARK en Bitcoin es re-habilitar el opcode OP_CAT, escrito originalmente por Satoshi Nakamoto y posteriormente desactivado. Ben-Sasson explica que

«[Satoshi] incluso lo introdujo y luego lo eliminó. Y si añades eso, puedes obtener cosas como pruebas STARK, agregación y seguridad post-cuántica».

Otras propuestas más especulativas incluyen OP_STARK_VERIFY, un opcode específico para STARKs, y BitZip, propuesto por Ethan Heilman, que agrega firmas y claves públicas en una sola prueba STARK.

El obstáculo de la gobernanza

Ivezic señala que la gobernanza de Bitcoin constituye el principal cuello de botella para cualquier modificación técnica. Un verificador STARK en la capa base representa una «superficie de consenso masiva», lo que dificulta su implementación.

Dado que un opcode pequeño como OP_CAT ha pasado años en debate dentro de la comunidad, una solución a nivel de capa base para STARKs no se considera realista hasta la década de 2030.

La carrera por la seguridad cuántica

Mientras Bitcoin debate sus opciones, otras redes blockchain avanzan en sus planes de transición post-cuántica. Ethereum tiene como objetivo completar su transición post-cuántica para el año 2029. Solana también está experimentando con la adición de firmas post-cuánticas a su protocolo.

El proyecto de Ben-Sasson, StarkNet, ha anunciado su propio plan de tres fases para volverse cuánticamente seguro. La red aprovecha la abstracción de cuentas nativa para facilitar la actualización de la criptografía subyacente sin que los usuarios tengan que migrar sus activos.

«En Starknet tenemos esta gran ventaja de que ya tenemos abstracción de cuentas nativa y wallets inteligentes, lo que significa que nada está consagrado, por lo que es muy fácil actualizar las wallets y la infraestructura para que sean post-cuánticas», explicó Ben-Sasson.

El debate sobre el futuro cuántico de Bitcoin continúa abierto, enfrentando soluciones técnicas a realidades políticas, mientras el reloj de la computación cuántica avanza inexorablemente.