Proposta de Projeto

Problema de Pesquisa (Qual o objeto de estudo? O que se quer saber dele? De onde surgiram estas questões? Qual a relevância delas para entender o objeto?)

O objeto de estudo deste projeto é a integração de criptografia pós-quântica (PQC) em plataformas blockchain bancárias que envolvem dispositivos ATMs e terminais. Busca-se investigar como algoritmos PQC, como Kyber e Dilithium, já padronizados pelo NIST, impactam a segurança, desempenho, confiabilidade e escalabilidade de redes financeiras distribuídas. As questões surgem da ameaça da computação quântica, que compromete algoritmos amplamente usados hoje (RSA e ECC), e da crescente adoção de arquiteturas distribuídas no setor financeiro. A relevância reside na necessidade urgente de validar, em experimentação realista, estratégias de migração para sistemas pós-quânticos antes que bancos e instituições fiquem vulneráveis a ataques quânticos, garantindo continuidade operacional, proteção de dados e confiança pública.

Justificativa

O setor financeiro depende profundamente de comunicação segura, rastreável e resiliente. Com a aproximação da era quântica, os algoritmos atuais de criptografia tornam-se insuficientes. Embora existam iniciativas de blockchain e moedas digitais, há lacunas práticas na avaliação do uso de PQC em blockchains permissionadas. Este projeto justifica-se pela necessidade de antecipar tecnicamente a migração para algoritmos resistentes a ataques quânticos, oferecendo uma plataforma experimental flexível, realista e reprodutível que permitirá validar diferentes arquiteturas, cargas e cenários de falhas típicas de ambientes bancários.

Objetivo (Resumir e apresentar a ideia central do projeto, descrevendo de forma sucinta e objetiva a finalidade pela qual está se propondo o projeto)

Construir um testbed experimental de blockchain bancária integrada a criptografia pós-quântica, combinando dispositivos de rede emulados e Hyperledger Fabric, para avaliar a viabilidade, segurança e desempenho de transações e autenticações resistentes à computação quântica.

Objetivos específicos:

1. Criar um ambiente emulado representando agências bancárias, ATMs e terminais.
2. Implantar Hyperledger Fabric nos nós emulados.
3. Integrar algoritmos Dilithium (assinatura) e Kyber (troca de chaves) via liboqs e oqs-provider/ OpenSSL 3.
4. Comparar PQC com métodos clássicos sob diferentes cargas, topologias e cenários de falha/ataque.

Entregáveis

• Testbed completo com blockchain bancária, PQC e IoT em ambiente emulado.
• Integração funcional de Kyber e Dilithium ao Hyperledger Fabric.
• Relatório técnico e científico com análise comparativa entre algoritmos clássicos e pós-quânticos.
• Repositório com scripts, topologias e documentação.
• Artigo científico com resultados experimentais.

Viabilidade (Descrever as condições técnicas que tornam possível a consecução do projeto, considerando a estrutura disponível, a tecnologia a ser utilizada, as características do produto, processo ou serviço ou conhecimento que se pretende gerar, e demais aspectos pertinentes.)

A proposta é tecnicamente viável por diversos motivos:

• Disponibilidade de ferramentas maduras como Hyperledger Fabric, liboqs, OpenSSL 3, oqs-provider, Docker, Mininet/Mininet-WiFi ou infraestrutura equivalente de emulação.
• Capacidade de emular dispositivos bancários com topologias configuráveis.
• Experiência prévia consolidada em simulação, emulação, PQC, redes IoT e blockchain.
• Computadores e servidores institucionais são suficientes para emular cenários complexos.
• PQC já possui implementações estáveis, permitindo integração prática com sistemas distribuídos.

Assim, não há barreiras tecnológicas impeditivas para a execução do projeto.

Referencial Bibliográfico

• NIST. National Institute of Standards and Technology. Post-Quantum Cryptography Standardization. Gaithersburg, MD: NIST, 2016–2024. Disponível em: https://csrc.nist.gov/projects/post-quantum-cryptography. Acesso em: 25 dez. 2025.
• CRYSTALS Cryptographic Suite for Algebraic Lattices. 2020. Disponível em: https://pq-crystals.org/kyber/. Acesso em: 25 dez. 2025.
• CRYSTALS Cryptographic Suite for Algebraic Lattices. 2021. Disponível em: https://pq-crystals.org/dilithium/. Acesso em: 25 dez. 2025.
• Hyperledger Fabric IBM; LINUX FOUNDATION. Hyperledger Fabric Documentation. Linux Foundation, 2024. Disponível em: https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/. Acesso em: 25 dez. 2025.
• Mamatha, G. S., Namya Dimri, and Rasha Sinha. "Post-quantum cryptography: Securing digital communication in the quantum era." arXiv preprint arXiv:2403.11741 (2024).
• Parida, Nikhil Kumar, et al. "Post-quantum distributed ledger technology: a systematic survey." Scientific Reports 13.1 (2023): 20729.
• Josifovska, Klementina, Enes Yigitbas, and Gregor Engels. "Reference framework for digital twins within cyber-physical systems." 2019 IEEE/ACM 5th International Workshop on Software Engineering for Smart Cyber-Physical Systems (SEsCPS). IEEE, 2019.

Métricas e Indicadores

Segurança:

• Tempo de verificação de assinaturas PQC vs. clássicas.
• Robustez sob cenários de ataque e falha.

Desempenho:

• Latência de transações na blockchain.
• Throughput de operações.
• Consumo energético e de CPU por algoritmo.

Escalabilidade:

• Variação do desempenho conforme número de nós.
• Impacto da carga de transações.

Cronograma

• Mês 1-2: Configuração do ambiente emulado e topologias bancárias.
• Mês 3-4: Implantação do Hyperledger Fabric.
• Mês 5-6: Integração com liboqs, Kyber e Dilithium.
• Mês 7-10: Execução dos experimentos comparativos.
• Mês 11: Análise dos resultados e documentação.
• Mês 12: Finalização, artigo e entrega do testbed.

Recursos Necessários (Quantidade e modalidade de bolsas, compra de licenças, outros recursos que seriam fundamentais para viabilização do projeto)

• 2 bolsas de Iniciação Científica (IC)
• 1 bolsa de Mestrado.

Licenças: não são necessárias, pois o projeto usa ferramentas open source.

Infraestrutura: Máquina de alto desempenho (e.g. 32GB RAM, Core I7) para execução do ambiente de emulação.