Bitcoin: Die Quantenbedrohung rückt näher

Quantencomputer und Bitcoin. Hier ist eine heiße Serie, die so schnell nicht verblassen wird, besonders nach IBMs letztem Experiment.

Kryptographie und Bitcoin

Bevor wir die Ergebnisse von IBM erklären, nutzen wir die Gelegenheit, um einfach zu erläutern, wie Bitcoin funktioniert. Es ist nicht so kompliziert, sich einen guten Überblick zu verschaffen.

Bitcoin verwendet mehrere kryptografische Algorithmen (Mathematik). Einer davon ist eine Hashfunktion namens SHA-256. Besonders mit dieser arbeiten die Bitcoin-Miner.

Die Aufgabe einer Hashfunktion ist es, beliebige Datenmengen in einen „Hash“ zu verwandeln. Im Kern ist ein Hash einfach eine Zahl. Eine sehr große Zahl. Kryptographie arbeitet mit sehr großen Zahlen.

„Bitcoins minen“ bedeutet, alle Daten eines Blocks (einige tausend Transaktionen) durch den SHA-256-Algorithmus zu schicken. Das Ziel ist es, einen Hash zu finden, der kleiner als eine Zielzahl ist (durch Versuch und Irrtum, tausende Milliarden Male pro Sekunde, daher der Stromverbrauch).

Der Miner, der zuerst einen gültigen Hash findet, kann einen Block zur Blockchain hinzufügen und erhält die Belohnung (aktuell etwas mehr als 3 Bitcoins). Miner erzeugen etwa alle zehn Minuten einen Block.

Das ist der „Mining“-Teil.

Der andere große kryptografische Aspekt von Bitcoin betrifft die Konstruktion von Transaktionen. Diesmal geht es um sogenannte „Public-Key“-Kryptographie. Genau diese wäre einem ausreichend leistungsfähigen Quantencomputer ausgeliefert (und nicht SHA-256).

Eine Wallet ist nicht viel mehr als ein Programm, das Schlüsselpaar erzeugt, die zum Erstellen von Transaktionen verwendet werden. Eine Transaktion zu erstellen bedeutet, ein „utxo“ zu erzeugen, also ein kleines Stück Code, das einen öffentlichen Schlüssel an Bitcoins (eine Zahl) bindet.

Das Prinzip ist, dass nur der private Schlüssel die Bitcoins entsperren kann.

Sehr gut. Was ist also konkret die Bedrohung?

6 kleine Bits

Es ist Mathematik, die Bitcoin sichert. Es ist im Grunde unmöglich, innerhalb eines vernünftigen Zeitrahmens einen privaten Schlüssel aus einem öffentlichen Schlüssel zu berechnen. Der leistungsstärkste klassische Computer der Welt würde dafür Hunderte Millionen Milliarden Jahre benötigen.

Aber nicht, wenn man einen ausreichend leistungsfähigen Quantencomputer hat. Und Tatsache ist, dass der Tag X schneller kommt als erwartet, denn IBM hat gerade erneut die Machbarkeit eines solchen Quantenangriffs demonstriert.

Der amerikanische Gigant hat gerade erfolgreich einen 6-Bit-ECC-Schlüssel mit Shor’s Algorithmus auf seinem IBM_TORINO-Quantencomputer mit 133 physischen Qubits geknackt. IBM war es bereits im Juli gelungen, einen 5-Bit-Schlüssel mit demselben Prozessor zu knacken.

Sollten wir uns Sorgen machen? Ja und nein. Was beunruhigend ist (für Bitcoin), ist, dass es funktioniert. Weniger beunruhigend ist die Schlüssellänge.

Ein 6-Bit-Schlüssel ist kryptografisch unbedeutend. Das bedeutet, der Lösungsraum beträgt 64 (2⁶). Ein gewöhnlicher PC würde einen solchen Schlüssel in wenigen Mikrosekunden knacken.

Dieses Experiment ist daher eher ein Machbarkeitsnachweis als eine Bedrohung für Bitcoin und seine 256-Bit-Schlüssel, die 2¹⁵⁰-mal größer sind. Die Lücke, die zu überwinden ist, ist immer noch astronomisch. Es würde Millionen physischer Qubits und wahrscheinlich neue Fortschritte in der Quanten-Fehlerkorrektur erfordern.

So weit sind wir noch nicht. Zum Beispiel hat IBMs größter Prozessor, Condor, 1.121 physische Qubits. Die IBM-Roadmap sieht erst für 2029 200 logische Qubits vor. Dennoch wären mehr als 2.330 logische Qubits nötig, um einen Bitcoin-Schlüssel in weniger als einem Monat zu knacken.

Aber Vorsicht... IBM glaubt dennoch, es bis 2033 schaffen zu können:

Ist das das Ende von Bitcoin?

Keineswegs. Die Quantenbedrohung könnte innerhalb eines Zeitraums von 3 bis 10 Jahren real werden. Die Pauli-Gruppe hält es nicht für unmöglich, dass Bitcoin zwischen 2027 und 2033 geknackt werden könnte. Wahrscheinlicher ist 2033 als 2027.

Wir müssen also so schnell wie möglich handeln, um Hypothesen zu testen, Schlüssel zu rotieren, Post-Quantum-Roadmaps zu erstellen und sicherzustellen, dass Bitcoin am Tag X nichts zu befürchten hat.

Das Problem ist, dass wir noch keine perfekte Lösung haben. Post-Quantum-Kryptographie-Algorithmen (zum Beispiel Kyber- oder Dilithium-Algorithmen) würden zu einer Netto-Reduktion der Transaktionen pro Block führen (größere Signaturen und Schlüssel).

Unser Artikel zu den Kompromissen: Bitcoin, die Quantenbedrohung rückt näher .

Außerdem ist das Bitcoin-Protokoll nicht so einfach zu ändern (was eine gute Sache ist). Das sehen wir aktuell am op_return-Streit... Wallets müssen aktualisiert werden, um Post-Quantum-Kryptographie zu unterstützen. Hardware-Wallets benötigen ebenfalls neue Firmware.

Vor allem aber muss jeder Bitcoiner seine Bitcoins auf Post-Quantum-Adressen verschieben. Das wird nicht über Nacht geschehen.

Abschließend sei darauf hingewiesen, dass Ihre Bitcoins nur dann einem Quantenangriff ausgesetzt sind, wenn Sie Ihre Bitcoin-Adressen wiederverwenden. Das dürfen Sie niemals tun. Erzeugen Sie für jede Transaktion eine neue Adresse!

Insgesamt sind derzeit etwa 33% der BTC verwundbar. Ungefähr 6,36 Millionen Bitcoins. Von dieser Gesamtsumme sind 4,49 Millionen BTC aufgrund von Adresswiederverwendung verwundbar. Der Rest ist aufgrund sehr alter Adresstypen verwundbar (hauptsächlich Bitcoins von Satoshi Nakamoto).

Verpassen Sie nicht unseren Artikel zu diesem Thema: Prüfen Sie, ob Ihre Bitcoins durch den Quantencomputer bedroht sind .