Bitcoin: Ein bedeutender Fortschritt könnte den Übergang zur post-quanten Ära vereinfachen

Forscher im Bereich der post-quanten Kryptographie haben am 29. Juli ein Null-Wissen-Beweissystem vorgestellt, das Bitcoin-Wallets schützen kann, ohne bestehende Adressen zu ändern. Unter dem Namen AmericanFortress wird dieser Fortschritt präsentiert, während die Bedrohung des Q-Day näher rückt. Ist dies eine tragfähige Lösung für das Ökosystem?

Zusammenfassung

• Das ZKPoSP-System ersetzt die ECDSA-Signaturen durch ZK-Beweise, die den Besitz der Seed-Phrase überprüfen, ohne sie offenzulegen
• Die Generierung eines Beweises dauert 12 bis 13 Sekunden, die Überprüfung weniger als 10 Millisekunden
• Das Bitcoin Security Consortium, das BlackRock, Coinbase und Strategy vereint, hat 15 Millionen Dollar über drei Jahre investiert

Ein Schild, das auf Beweisen ohne Offenlegung setzt

Seit der Google-Prozessor Willow den Horizont des Q-Day nähergebracht hat, hat sich das Rennen um den Schutz von Blockchains intensiviert. Die Herausforderung ist enorm: Millionen von Bitcoin-Adressen in post-quanten Formate zu migrieren, ähnelt einem logistischen Puzzle. AmericanFortress, ein Cybersicherheitsunternehmen mit Sitz in Wyoming, hat einen anderen Ansatz entwickelt, um diese Schwierigkeit zu umgehen.

In einem Decrypt-Artikel mit dem Titel << ZKPoSP: Post-Quantum Zero-Knowledge Proofs for Hierarchical Deterministic Wallets >> wird der Vorschlag der Forscher vorgestellt, der sich dem Kern des Problems widmet.

Anstatt eine massive Migration der Gelder zu verlangen, ersetzt das ZKPoSP-System traditionelle digitale Signaturen durch Null-Wissen-Beweise. Diese Beweise überprüfen, dass der Eigentümer tatsächlich die Seed-Phrase des Wallets besitzt, ohne diese sensible Information jemals preiszugeben.

<< Die jüngsten Fortschritte in der Quantenhardware, insbesondere der Google-Prozessor Willow, haben den Zeitraum bis zur Ankunft von kryptographisch relevanten Quantencomputern erheblich verkürzt >>, schreiben die Autoren.

In der Blockchain-Welt, in der die Standards BIP32, BIP44 und SLIP-10 die Wallet-Verwaltung dominieren, kann ein Quantencomputer, der den Shor-Algorithmus ausführt, jeden privaten ECDSA-Schlüssel aus dem entsprechenden öffentlichen Schlüssel wiederherstellen.

Das ergänzende Protokoll QBIP32, das ebenfalls in der Studie detailliert beschrieben wird, unterstützt mehrere elliptische Kurven und bleibt gleichzeitig mit bestehenden HD-Wallets kompatibel. Implementiert in Rust über die Zero-Knowledge-VM RISC Zero, hat das System Beweise in 12 bis 13 Sekunden für eine Überprüfung in 9 bis 10 Millisekunden generiert. Ein << post-Q-Day >>-Modus reduziert diese Zeit für bestimmte Operationen weiter.

Sechs Millionen Bitcoins bereits anfällig auf der Kette

Die Anfälligkeit von Bitcoin gegenüber Quantencomputern ist keine theoretische Hypothese. Im Mai schätzte die Analyseplattform Glassnode, dass etwa 6,04 Millionen Bitcoins, also fast 30 % des im Umlauf befindlichen Angebots, bereits ihre öffentlichen Schlüssel auf der Blockchain exponiert haben. Jede Transaktion, die Bitcoins ausgibt, macht den öffentlichen Schlüssel sichtbar und bietet eine Angriffsfläche für einen zukünftigen Quantencomputer.

Diese Erkenntnis hat die Schwergewichte der Branche zum Handeln bewegt. In der vergangenen Woche haben BlackRock, Coinbase, Strategy, Fidelity Digital Assets und Galaxy das Bitcoin Security Consortium gegründet, das über drei Jahre 15 Millionen Dollar zur Verfügung stellt. Ihre Mission: die Forschung zur Sicherheit von Bitcoin gegenüber quantenbasierten Angriffen zu finanzieren. Das US-Handelsministerium hat ebenfalls über 2 Milliarden Dollar an Zuschüssen für Unternehmen im Bereich Quantencomputing angekündigt.

Kein Blockchain-Netzwerk hat das Papier von AmericanFortress bisher übernommen. Jede Implementierung würde die Zustimmung von Entwicklern, Wallet-Anbietern, Börsen und Minern erfordern.

Das Rennen um post-quanten Lösungen beschleunigt sich

Das Rennen um post-quanten Schutz beschränkt sich nicht auf AmericanFortress. Anfang dieses Monats hat Project Eleven einen Wiederherstellungsmechanismus vorgeschlagen, der es den Inhabern ermöglichen würde, das Eigentum an einem Wallet über die Seed-Phrase nach dem Q-Day nachzuweisen, anstatt durch eine klassische digitale Signatur.

Im März hat BTQ Technologies die erste funktionale Implementierung des BIP-360 auf einem Testnetz mit dem Namen << Bitcoin Quantum >> bereitgestellt, das darauf abzielt, transaktionsresistente Formate gegen quantenbasierte Angriffe zu bewerten. Diese Initiativen, kombiniert mit der Gründung des Konsortiums, zeichnen ein Ökosystem, das die Bedrohung ernst nimmt.

In der Blockchain-Welt kann ein Quantencomputer, der den Shor-Algorithmus ausführt, jeden privaten ECDSA-Schlüssel aus dem entsprechenden öffentlichen Schlüssel wiederherstellen und damit alle heute in Produktion befindlichen Wallets bedrohen.

Die Forscher betonen einen zentralen Punkt: Da die Seed-Phrase geheim bleibt, könnten legitime Eigentümer weiterhin die Kontrolle über ihre Gelder nachweisen, selbst wenn die einzelnen privaten Schlüssel kompromittiert werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Vorschlag von AmericanFortress ein vielversprechendes Puzzlestück zur Sicherheit in der post-quanten Ära hinzufügt. Das Bitcoin-Ökosystem verfügt nun über mehrere Ansätze, vom ZKPoSP über BIP-360 bis hin zu Wiederherstellungsmechanismen über Seed, die auf dasselbe Ziel hinarbeiten. Es bleibt abzuwarten, diese Laborprototypen in von der Industrie akzeptierte Standards zu verwandeln.