image: The researcher Pedro Moreno-Sánchez at his office in the IMDEA Software Institute view more
Credit: IMDEA Software Institute
Investigadores de la unidad de investigación "Seguridad y Privacidad" de la Universidad TU Wien (Lukas Aumayr y su supervisor el Prof. Matteo Maffei) en colaboración con el Instituto IMDEA Software (Prof. Pedro Moreno-Sánchez, anteriormente postdoc en TU Wien) y la Universidad de Purdue (Prof. Aniket Kate) han desarrollado conjuntamente un protocolo que hace más seguras y rápidas las transacciones en criptomonedas como Bitcoin.
Hoy en día, en ciudades como Tokio podemos subsistir con criptomonedas como el Bitcoin. Comprar un café, ir de compras, coger el autobús, pagar un taxi o incluso una comida son cosas accesibles con sólo tener Bitcoin en tu cartera (electrónica). Esto puede parecer extraño para algunos países europeos, -aunque hay muchas criptomonedas en el mercado como ATM y coinradar (mercado español)- pero estamos caminando a una velocidad constante hacia ese modelo que puede o no coexistir con nuestras tarjetas bancarias en el futuro.
La popularidad de las criptomonedas está aumentando muy rápidamente debido a las numerosas ventajas que presentan en comparación con, por ejemplo, Mastercard o Visa. Las transacciones suelen ser anónimas, descentralizadas y globales (es decir, se acepta la misma moneda en todo el mundo).
Pero aún queda trabajo por hacer en materia de seguridad, privacidad y eficiencia. El fraude puede ser posible, los usuarios pueden descubrir información sobre otros usuarios que debería mantenerse en secreto, el número de transacciones es limitado y a veces se producen retrasos.
Los investigadores del Instituto IMDEA Software , TU Wien y la Universidad de Purdue, conscientes de estos problemas, han desarrollado un protocolo mejorado. El artículo en el que se basan estas ideas se presentará en el USENIX Security Symposium 2021, una de las mejores conferencias de seguridad informática del mundo.
El cuello de botella de Bitcoin
"Hace tiempo que se sabe que Bitcoin y otras tecnologías blockchain tienen un problema de escalabilidad: solo puede haber un máximo de diez transacciones por segundo", dice Lukas Aumayr, de la unidad de investigación de Seguridad y Privacidad de la Universidad Técnica de Viena. "Eso es muy poco comparado con las compañías de tarjetas de crédito que, por ejemplo, realizan decenas de miles de transacciones por segundo en todo el mundo".
Un enfoque para resolver este problema es la "Lightning Network", una red adicional de canales de pago entre usuarios de blockchain. Por ejemplo, si dos personas quieren procesar muchas transacciones en un corto período de tiempo, pueden intercambiar pagos directamente entre sí de esta manera, sin que cada transacción individual sea publicada en la blockchain. Sólo al principio y al final de esta serie de transacciones hay una entrada oficial en la blockchain.
Como ha demostrado Pedro (Instituto IMDEA Software) en trabajos anteriores, la aparente ganancia de privacidad de la "Lightning Network" debido a los pagos fuera de la cadena no es real. De hecho, Pedro ha demostrado que los intermediarios de pagos pueden saber quién paga qué a quién y este es un problema que debe ser resuelto para que un sistema como "Lightning Network" sea ampliamente utilizado.
Un segundo gran problema es que "además, todo el mundo en esta cadena tiene que aportar una determinada cantidad de dinero, que se bloquea como garantía. A veces una transacción falla, y entonces una gran cantidad de dinero puede permanecer bloqueada durante un tiempo relativamente largo; cuanta más gente participe, más tiempo tardará", dice Pedro Moreno-Sánchez.
Descartar matemáticamente las vulnerabilidades
"Este proyecto ha hecho avanzar el estado de los pagos fuera de la cadena tanto desde el punto de vista teórico como práctico. Desde el punto de vista teórico, hemos proporcionado un modelo formal del nuevo sistema de pagos, demostrando matemáticamente su corrección y seguridad frente a un adversario. Además, mientras que la actual Lightning Network requiere dos rondas de comunicación entre todos los participantes en un pago, "Blitz" (el nuevo protocolo) lo reduce a una sola ronda de comunicación. Se trata de un resultado que marca un hito, ya que "Lightning Network" y otros enfoques propuestos hasta ahora utilizaban todos ellos dos rondas y se desconocía si podríamos superar esta barrera", comenta el investigador de IMDEA Software.
"En la práctica, una sola ronda de comunicación implica grandes beneficios en la practicidad", ha dicho Lukas. "En la primera ronda se bloquea el dinero y en la segunda se libera, o se devuelve si hubo problemas. Eso podría suponer un día más de retraso para cada usuario de esa cadena. Con nuestro protocolo, la cadena de comunicación sólo tiene que pasar una vez".
La simulación demuestra su viabilidad
Sin embargo, no sólo es importante la estructura lógica fundamental del nuevo protocolo, sino también su practicidad. Por ello, el equipo simuló en una red de canales de pago cómo se comporta la nueva tecnología en comparación con la anterior red Lightning. Las ventajas del nuevo protocolo se hicieron especialmente evidentes: dependiendo de la situación, como el número de ataques e intentos de fraude, el nuevo protocolo resulta en un factor de 4 a 33 transacciones fallidas menos que con la red Lightning convencional.
Pedro y Lukas se están esforzando en difundir los resultados con los desarrolladores de la red Lightning, así como con otras organizaciones de Bitcoin. Uno de los puntos más atractivos hasta el momento es que "Blitz" es totalmente compatible con las tecnologías actualmente desplegadas y podría desplegarse inmediatamente como una alternativa más segura y rápida para los pagos fuera de la cadena.
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