Qué son las firmas poscuánticas y por qué PQC Imza firma con ML-DSA

La firma de un contrato es una promesa que tiene que sobrevivir al día en que se hizo. Un contrato de alquiler, un contrato de préstamo o un acuerdo de la junta de accionistas pueden revisarse años después, por personas que no estaban presentes, cuando la pregunta ya no es «¿firmó usted?», sino «¿puede demostrarlo?».

Las firmas electrónicas responden a esa pregunta con matemáticas. Y las matemáticas que usan hoy la mayoría de ellas tienen fecha de caducidad.

Qué cambia una computadora cuántica

Casi todas las firmas digitales que se usan hoy, ya sean RSA, ECDSA o Ed25519, se basan en uno de dos problemas: factorizar números muy grandes o calcular logaritmos discretos sobre curvas elípticas. Las computadoras convencionales no pueden resolver ninguno de los dos en un tiempo útil, y eso es lo que mantiene privada una clave de firma aunque su mitad pública se haya publicado.

En 1994, Peter Shor describió un algoritmo que resuelve ambos problemas de forma eficiente en una computadora cuántica grande y tolerante a fallos. Todavía no existe una máquina así, y las estimaciones sobre cuándo existirá varían mucho. Pero la consecuencia para las firmas está clara: en cuanto exista, bastaría con una clave pública para averiguar la clave privada correspondiente, y quien lo hiciera podría producir firmas imposibles de distinguir de las del verdadero titular.

Para un documento firmado, ese es todo el problema. Una firma solo es una prueba mientras nadie más haya podido hacerla.

El estándar creado para ello

Los criptógrafos llevan más de una década diseñando firmas basadas en problemas que, hasta donde se sabe, las computadoras cuánticas no pueden resolver. En agosto de 2024, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos (NIST) publicó las primeras como estándares. FIPS 204 define ML-DSA (Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm), el algoritmo de firma digital basado en retículos modulares, que nació del diseño CRYSTALS-Dilithium.

La seguridad de ML-DSA se basa en problemas difíciles sobre retículos matemáticos. Se ofrece en tres conjuntos de parámetros. PQC Imza usa ML-DSA-44, el conjunto que el NIST sitúa en su categoría de seguridad 2, con una clave pública de 1312 bytes y una firma de 2420 bytes. Eso ocupa más que una firma de curva elíptica, pero es lo bastante pequeño como para verificarse en milisegundos y guardarse junto a cada documento.

Cómo lo usa PQC Imza

Todas las firmas de PQC Imza son firmas ML-DSA-44, hechas en su teléfono con la aplicación PQC Wallet:

• La clave nace en su teléfono y se queda ahí. PQC Wallet genera su clave de firma en el propio dispositivo y la guarda en su almacenamiento seguro. Nuestros servidores nunca ven más que la mitad pública.
• La firma cubre el propio documento. Lo que usted firma incluye la huella criptográfica SHA-256 del documento. Basta con cambiar un solo byte del archivo para que la firma deje de coincidir con él.
• Cada firma se comprueba antes de que cuente. Antes de registrarla, nuestro servidor verifica cada firma con su clave pública y comprueba que esa clave es la registrada en su cuenta.
• Usted confirma cada una. Entre la clave y cada firma se interponen su huella dactilar, Face ID o el código de su dispositivo.

Cuando todos han firmado, la huella criptográfica del documento y las huellas de sus firmas se registran en la cadena de bloques SciChain. Ese registro toma su fecha y hora del libro mayor de la cadena, no de nuestros servidores, así que más adelante puede demostrar que esas firmas ya existían para entonces.

Por qué actuar antes de que existan esas máquinas

Es tentador esperar a que las computadoras cuánticas sean una realidad. Para las firmas, sería demasiado tarde: los documentos firmados hoy con claves clásicas seguirán existiendo cuando esas claves puedan romperse. Es mucho más fácil firmar desde el principio con un algoritmo resistente a la computación cuántica que volver a firmar todo un archivo de documentos más adelante.

Con PQC Imza no hay que hacer nada adicional. Usted firma como lo haría en cualquier otro lugar, y la firma es poscuántica desde el primer día.