1200 Qubits geschätzt, Druck auf Bitcoin und Ethereum zur Umstellung

Quantencomputer könnten die bestehenden Signatursysteme von Bitcoin (BTC) und Ethereum (ETH) bedrohen, was erneut auf die Agenda der Sicherheit von Kryptowährungen gerückt ist. Der Kernpunkt ist nicht, dass das Netzwerk sofort zusammenbricht, sondern dass Vermögenswerte und Protokolle mit exponierten öffentlichen Schlüsseln im Voraus einen Weg zur Verschlüsselungsumstellung vorbereiten müssen.

Google Quantum AI hat in einer am 31. März veröffentlichten Studie die Ressourcen geschätzt, die erforderlich sind, um die auf secp256k1 basierende 256-Bit-Elliptische-Kurven-Kryptografie von BTC und ETH zu brechen. Die Mitautoren Ryan Babbush, Hartmut Neven und Dan Boneh schlugen eine Kombination von weniger als 1200 logischen Qubits und weniger als 90 Millionen topologischen Toren oder weniger als 1450 logischen Qubits und weniger als 70 Millionen topologischen Toren vor.

Die Studie erklärte, dass bei Annahme einer supraleitenden Struktur, einer physikalischen Fehlerquote von 10 hoch minus 3 und einer flachen Konnektivität die Ausführung des Schaltkreises in Minuten möglich sein könnte und die erforderliche Anzahl physikalischer Qubits unter 500.000 liegen könnte. Am selben Tag erklärte Google in einem offiziellen Blog, dass die Kryptowährungsbranche sich auf eine proaktive Umstellung vorbereiten sollte, anstatt nur reaktiv zu handeln.

Diese Schätzung bedeutet nicht, dass die Leistung von Quantencomputern bereits ein Angriffsniveau erreicht hat. Dennoch steht dies im Einklang mit dem Trend, dass große Technologieunternehmen und Normungsorganisationen Zeitpläne für die Umstellung vorlegen, wie Google in seinem offiziellen Blog für 2029 als Ziel für die Umstellung auf post-quanten Kryptografie angibt, was auch Auswirkungen auf Kryptowährungs-Wallets und Treuhandinfrastrukturen hat.

Das Angriffsszenario ist ein "On-spend"-Angriff, bei dem der öffentliche Schlüssel während einer Transaktion rückgerechnet wird. Bei BTC gibt es Zeit, bis eine neue Transaktion im Memory Pool hochgeladen und in einen Block aufgenommen wird. ETH hat zwar kürzere Blockzeiten, aber die Struktur, dass der öffentliche Schlüssel eines bereits getätigten Kontos on-chain verbleibt, wird als separates Risiko angesehen.

Die öffentliche Schlüssel-Kryptografie verwendet eine Methode, bei der öffentliche und private Schlüssel getrennt verwendet werden. Der Benutzer signiert Transaktionen mit dem privaten Schlüssel, und das Netzwerk überprüft die Gültigkeit der Signatur basierend auf dem öffentlichen Schlüssel. Wenn ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer in der Lage ist, den privaten Schlüssel aus dem öffentlichen Schlüssel rückzurechnen, könnte die Sicherheitsgarantie des bestehenden Signatursystems ins Wanken geraten.

Das offizielle Dokument von Ethereum erklärt, dass Quantencomputer langfristig eine Bedrohung für ECDSA, BLS-Signaturen, KZG-Verpflichtungen und Zero-Knowledge-Proofs darstellen. Allerdings wurde betont, dass die gegenwärtige Bedrohung "nicht unmittelbar" sei. Ethereum hat 2029 als Ziel für die Umstellung auf quantensichere Systeme im Lean Ethereum-Roadmap festgelegt.

Die Debatte um Bitcoin ist eher eine Frage des Konsenses als der Technologie. CoinDesk berichtete, dass etwa 6,9 Millionen BTC in einer Struktur mit exponierten öffentlichen Schlüsseln sind. Dies ist eine Schätzung der Exposition, die nicht sofort entwendbar ist, sondern auf der Art der Adressen und Transaktionshistorie basiert, bei denen der öffentliche Schlüssel on-chain sichtbar ist.

Im Bitcoin Core-Repository wurden Forschungsvorschläge zur Unterstützung quantensicherer Wallets und zur Umstellung des Konsenses eingereicht, aber dieses Thema wurde mit dem Status "keine Pläne" abgeschlossen. Frühere Diskussionen führten letztendlich zu der Frage, dass eine Änderung des Protokolls, die Kompatibilität von Wallets und die Berücksichtigung durch Börsen und Verwahrstellen erforderlich sind.

Ethereum ist ebenfalls nicht in der automatischen Lösung. CoinDesk berichtete, dass die 1000 größten Ethereum-Wallets etwa 20,5 Millionen ETH halten und dass mindestens 70 wichtige Verwaltungsschlüssel on-chain exponiert sind. Bestehende Smart Contracts, Bridges und Layer 2 erfordern jeweils einen Schlüsselwechsel und Codeanpassungen.

In der Entwicklergemeinschaft wird über Möglichkeiten diskutiert, post-quanten Signaturen mit STARK-Aggregationen zu kombinieren. Im Ethereum Magicians Forum wurden Vorschläge wie "EIP-8288: Rahmen für PQ-Signaturen und STARK-Aggregationen" eingereicht. Die Kontenabstraktion, das Format des Schlüsselspeichers und die Kompatibilität mit Layer 2 sind Herausforderungen, die im Umstellungsprozess angegangen werden müssen.

Die Reaktionen in der Branche sind gemischt. Einige Gemeinschaften fordern, dass Vermögenswerte mit exponierten öffentlichen Schlüsseln schnell umgezogen werden, während andere skeptisch sind und glauben, dass der tatsächliche Bedrohungszeitpunkt viel später liegt. Beide Perspektiven distanzieren sich jedoch von der Behauptung, dass die gegenwärtige Hardware sofort BTC und ETH brechen könnte.

Das National Institute of Standards and Technology (NIST) hat Organisationen, die öffentliche Schlüssel-Kryptografie verwenden, geraten, jetzt auf quantensichere Kryptografie umzusteigen. NIST hat einen Zeitplan vorgelegt, um quantenanfällige Algorithmen bis 2035 schrittweise aus den Standards zu entfernen. Der Streitpunkt im Kryptowährungsnetzwerk liegt auch darin, wie viel Zeit man im Vergleich zum Zeitpunkt des Hardware-Zugangs für die Umstellung einsparen kann.

Für inländische Investoren liegt der Streitpunkt nicht in der Preisprognose, sondern in der Aufbewahrungsstruktur. Je nachdem, welches Signatursystem und welche Schlüsselverwaltung von Börsen, Treuhändern, Wallet-Anbietern und Bridge-Betreibern verwendet werden, kann die Umstellungsbelastung variieren. Die Schätzung der Exposition des öffentlichen Schlüssels sollte nicht als sofort entwendbare Menge betrachtet werden, sondern als Risiko, das die Priorität der Umstellung bewertet.

Die Google-Studie, das offizielle Dokument von Ethereum und der NIST-Zeitplan weisen alle in die gleiche Richtung. Quantenangriffe sind nicht das heutige Problem, aber die Umstellung der Kryptografie ist keine Aufgabe, die über Nacht erledigt werden kann. Ethereum hat ein Ziel für 2029 festgelegt, und NIST plant, bis 2035 quantenanfällige Algorithmen schrittweise aus den Standards zu entfernen.

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