Mesmo que o Bitcoin adote proteções pós-quânticas para saídas on-chain, a Lightning Network ainda precisará de atualizações próprias. Um pré-print divulgado em 12 de setembro identifica cinco áreas off-chain que continuariam expostas. Elas incluem divulgação de dados, conexões entre pares, faturas, ofertas de pagamento e pacotes onion.

Por isso, o estudo propõe a PQLN, uma extensão híbrida pós-quântica criada como protótipo para o rust-lightning. A proposta busca reforçar a privacidade e as comunicações da Lightning sem aguardar mudanças na camada principal do Bitcoin. No entanto, os autores destacam que o software ainda constitui um artefato de pesquisa.

Desafios pós-quânticos da Lightning Network

Atualmente, a Lightning usa mecanismos como ECDSA, assinaturas Schnorr e ECDH, todos baseados na curva secp256k1. Esses recursos operam na distribuição de dados de nós e canais, nas conexões criptografadas e nas rotas privadas de pagamentos. Já a PQLN mantém os sistemas clássicos e acrescenta camadas pós-quânticas, formando uma estrutura híbrida.

Para gossip, faturas e ofertas reutilizáveis, o protótipo incorpora assinaturas ML-DSA. Além disso, ele adota uma troca híbrida de chaves ML-KEM no transporte, nos onions de pagamento e nos caminhos privados do BOLT 12. Desse modo, a pesquisa avaliou proteções off-chain sem depender de uma futura atualização do Bitcoin.

Os pesquisadores criaram um fork do rust-lightning com recursos ativados por configuração. Eles também modificaram um nó ldk-sample para conduzir os testes. Em uma matriz com 12 cenários, binários pós-quânticos e convencionais coexistiram quando usaram a mesma base do rust-lightning.

Compatibilidade não garante migração da rede

Conforme a rota e as configurações, os ambientes mistos recorreram à proteção clássica ou falharam de forma segura. Contudo, essa compatibilidade não demonstra que toda a rede esteja pronta para uma migração. O estudo deixou os testes com outras implementações da Lightning para trabalhos futuros.

Na prática, a comunicação causou um impacto operacional maior do que o cálculo criptográfico bruto. Durante a sincronização estática de um grafo completo, ML-DSA-44 e ML-KEM-768 aumentaram os downloads de gossip em 10,2 vezes. Da mesma forma, o armazenamento dos dados do grafo cresceu 8,8 vezes em comparação com a Lightning convencional.

Em contrapartida, uma configuração menor derivada do Falcon, chamada FN-DSA, reduziu o múltiplo de download para 4,2 vezes. Entretanto, o processo de padronização do NIST ainda mantém esse esquema em desenvolvimento, sem um padrão final. Assim, a alternativa não possui o mesmo status de padronização das opções já finalizadas.

Tráfego e custódia permanecem como obstáculos

O roteamento privado de pagamentos também sofreu uma penalidade de banda. Uma lista fixa de textos cifrados pós-quânticos, com 21,8 kilobytes, adicionou de 19 a 53 milissegundos por salto em um link de 10 Mbit/s. Em conexões de 1 Mbit/s, o acréscimo variou entre 160 e 187 milissegundos por salto.

Em contraste, a assinatura ML-DSA-44 levou, em média, 327 microssegundos no teste dos autores. A medição ocorreu em uma estação AMD Ryzen Threadripper PRO 3955WX, com 16 núcleos e 64 GB de memória RAM. Ainda assim, esse resultado específico de hardware não representa a latência completa de um pagamento.

Por outro lado, a PQLN não resolve os riscos ligados diretamente ao Bitcoin. Ela não protege as chaves on-chain que controlam saídas de financiamento, compromisso e HTLC, nem as transações de penalidade. Consequentemente, a custódia dos fundos nos canais ainda depende de mudanças pós-quânticas na camada principal do Bitcoin.

O pré-print considera um futuro adversário quântico criptograficamente relevante, mas não relata um comprometimento atual do Bitcoin ou da Lightning. Em síntese, os testes indicam que as defesas off-chain podem ser avaliadas de forma independente. Porém, permanece a questão sobre quanto tráfego, armazenamento e gossip adicionais os operadores de nós conseguirão absorver.

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