Post-Quanten-Schutz: KI hat eine Schwachstelle in einem der Kandidaten für neue digitale Signaturen gefunden

Post-Quanten-Schutz steht erneut im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit nach der Ankündigung von Anthropic: Das Modell Claude Mythos Preview hat eine neue Angriffsvariante auf den digitalen Signaturalgorithmus HAWK entdeckt, der als möglicher Werkzeug für die zukünftige post-quanten Kryptographie in Betracht gezogen wird.

Laut dem Unternehmen dauerte die Forschung etwa 60 Stunden und die Kosten für die Berechnungen beliefen sich auf rund 100.000 USD. Die neue Methode reduziert die Komplexität der Schlüsselgenerierung für die am wenigsten geschützte Version von HAWK von etwa 2⁶⁴ auf 2³⁸ Operationen.

Zuverlässigere Schlüsselvarianten bleiben bisher stabil. Aber diese Wahl hat einen Schwachpunkt: Der Algorithmus verliert fast seinen Vorteil in der Effizienz. Anders gesagt, er könnte sicherer sein, ist aber nicht mehr so benutzerfreundlich, weshalb er ursprünglich in Betracht gezogen wurde.

Warum dies keine direkte Bedrohung für Bitcoin und Ethereum darstellt Diese Entdeckung trifft Bitcoin und Ethereum nicht direkt. In diesen Netzwerken wird ein anderer Signaturtyp verwendet - elliptische Kryptographie, und das Experiment war nicht darauf ausgerichtet. Ihr Kryptosystem mit öffentlichem Schlüssel ist anders aufgebaut: Die elektronische Signatur bestätigt das Recht des Besitzers, über die Münzen zu verfügen, und die öffentliche Adresse gibt den privaten Schlüssel nicht preis (die Kryptographie betrachtet ihn als das Hauptgeheimnis des Benutzers).

Aber das Signal für den Markt ist dennoch wichtig: Die Entwicklung von KI beschleunigt die Suche nicht nur nach neuen Schutzlösungen, sondern auch nach Angriffen. Für die Computersicherheit bedeutet dies, dass vielversprechende Verschlüsselungsschemata und jeder neue Algorithmus schneller und strenger überprüft werden müssen.

Je länger ein System Geheimnisse aufbewahren muss, desto früher muss es sich auf den Übergang zu post-quanten Algorithmen vorbereiten: Daten, die heute abgefangen werden, könnten morgen bereits auf leistungsstärkeren Computern entschlüsselt werden.

Was ist post-quanten Schutz in einfachen Worten Post-Quanten-Schutz ist der Übergang zu kryptographischen Methoden, die Angriffen nicht nur von herkömmlichen, sondern auch von zukünftigen Quantencomputern standhalten sollen. Er ist wichtig für Daten, die über Jahre hinweg aufbewahrt werden müssen: Finanztransaktionen, staatliche Systeme, Cloud-Dienste, IoT-Geräte und sichere Kommunikation.

Kryptographischer Schutz ist im Allgemeinen notwendig, um Daten vor Unbefugten zu verbergen, unbemerkt zu ändern und zu bestätigen, wer genau die Nachricht oder Transaktion signiert hat. Dies sind drei grundlegende Aufgaben: Vertraulichkeit, Integrität und Authentifizierung.

Welche post-quanten Algorithmen gibt es Ein post-quanten Algorithmus ist ein Verschlüsselungs- oder digitales Signaturschema, das auf Widerstandsfähigkeit gegen Quantenangriffe ausgelegt ist. Zu solchen Ansätzen gehören Algorithmen auf Basis von Gittern, Codes, Polynomen, Hash-Funktionen und Isogenien. HAWK gehört genau zu diesem Kreis von Kandidaten, obwohl er derzeit nicht in Bitcoin verwendet wird.

Quantenverschlüsselung ist eine separate Idee: Zum Schutz des Kanals werden die Eigenschaften von Quantenpartikeln genutzt, nicht nur die Komplexität mathematischer Probleme. In der klassischen Kryptographie beruht die Sicherheit normalerweise darauf, dass es praktisch unmöglich ist, den Schlüssel zu erraten; im quantenmechanischen Ansatz sollte der Versuch, den Schlüssel unbemerkt abzufangen, Spuren hinterlassen.

Woher das Quantenrisiko kommt Die größte Gefahr, über die in der Kryptoindustrie gesprochen wird, hängt mit zukünftigen Quantenmaschinen zusammen. Wenn ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer Realität wird, könnte er theoretisch private Schlüssel aus bekannten öffentlichen Schlüsseln berechnen. So entsteht ein Risiko für viele Systeme, bei denen die Kryptosysteme auf der Komplexität umgekehrter Berechnungen basieren.

Diese Szenarien basieren auf der Quantenmechanik, und in der Kryptographie wird oft auf den Shor-Algorithmus verwiesen: Er ist gefährlich für Schemata, bei denen die Sicherheit auf Faktorisierung oder diskretem Logarithmieren beruht. Solche Aufgaben bilden die Grundlage für RSA, DSA, ECDSA, DH und ElGamal, weshalb bei der Entstehung ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer elektronische Handels-, Banktransaktionen, sichere Kommunikation und Dienste, bei denen Signaturen oder der Austausch von Schlüsseln Vertrauen bestätigen, gefährdet sein könnten.

Bitcoin verwendet öffentliche Schlüssel für Transaktionen. Eine ähnliche Logik findet sich auch bei anderen Kryptowährungen sowie in gewissem Maße bei Bankanwendungen. Daher ist postquanten Kryptografie und der Bereich PQC kein abstraktes wissenschaftliches Thema mehr, sondern eine praktische Frage für die Infrastruktur.

Wie man sich auf Quantenbedrohungen vorbereitet

Die Vorbereitung beginnt mit einer Bestandsaufnahme: Man muss verstehen, wo Signaturen, Schlüsselaustausch und langfristige Speicherung sensibler Daten verwendet werden. Anschließend sollte man die NIST- und ISO-Standards im Auge behalten, postquanten Schemen in Pilotprojekten testen und kryptografische Flexibilität einplanen, damit Algorithmen ohne vollständige Umstrukturierung der Infrastruktur ersetzt werden können.

Praktisch bedeutet dies die Aktualisierung von Bibliotheken, die Überprüfung der Kompatibilität, einen Migrationsplan für Schlüssel und Adressen sowie kombinierte Schemen für den Übergangszeitraum, in dem klassische Schutzmaßnahmen zusammen mit postquanten Maßnahmen funktionieren.

Was für Bitcoin diskutiert wird

Bestehende Signaturen könnten unzureichend sein, wenn leistungsstarke Quantencomputer auftauchen. Daher entwickeln Wissenschaftler im Voraus neue Schemen, die auf quantenbasierte Angriffe ausgelegt sind. HAWK ist eine solche Backup-Option, wird jedoch derzeit nirgendwo verwendet, und eine Implementierung in Bitcoin ist nicht geplant.

• BIP-360 – ein Plan für den Übergang zu quantenresistenten Adressen. Es sind mehrere Algorithmen zur Auswahl vorgesehen: Wenn eine Option gehackt wird, kann das Netzwerk auf eine andere umschalten.
• BIP-361 – die Idee, mehr als ein Drittel aller Bitcoins, die auf alten und am meisten gefährdeten Adressen liegen, einzufrieren. Die Autoren glauben, dass die Zeit knapp wird, da selbst klassische, nicht-quanten Angriffe durch die Entwicklung von KI um das 20-fache beschleunigt werden.

Obwohl die Quantenbedrohung bisher theoretisch bleibt, verändert sie bereits den Markt. Die Industrie implementiert Schutzmechanismen und postquanten Lösungen in Krypto-Projekte, und wichtige Akteure investieren Dutzende Millionen Dollar in diese Richtung. Einige Blockchain-Netzwerke haben bereits den Übergang von Diskussionen zur praktischen Implementierung neuer Algorithmen vollzogen.

In diesem Kontext wächst die Aufmerksamkeit für Standards und den Schutz von Schlüsseln:

• NIST entwickelt Standards für postquanten Kryptografie und setzt Maßstäbe für die Branche.
• IBM und andere Technologieunternehmen investieren in Quanten-Technologien.
• Der Schutz von Schlüsseln wird Teil der Cybersicherheit auf staatlicher Ebene, einschließlich der Logik der Cyberkriegsführung.

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