Einleitung
Die Debatte über die post-quantum Migration von Bitcoin hat sich auf die Sicherheit von Wallets und den Umgang mit inaktiven Coins verlagert. Ledger-CTO Charles Guillemet argumentierte, dass die Wahl eines neuen Signaturschemas möglicherweise einfacher sein könnte, als die bestehenden Gelder der Bitcoin-Nutzer sicher zu migrieren.
Quantencomputersicherheit
In einer technischen Analyse, die von Ledger veröffentlicht wurde, erklärte Guillemet, dass
„Bitcoin heute kein Problem mit Quantencomputern hat“
, warnte jedoch, dass die Forschung zur Migration, die Implementierung von Software, Änderungen an Hardware-Wallets und die Akzeptanz durch die Nutzer Jahre in Anspruch nehmen könnten. Er betonte, dass derzeit kein kryptographisch relevanter Quantencomputer bekannt ist, der in der Lage wäre, die aktuellen Signaturen von Bitcoin zu brechen, während der Zeitpunkt eines solchen Geräts ungewiss bleibt.
SHRINCS und Migration
Seine Überprüfung konzentriert sich auf SHRINCS, einen Entwurf für ein Bitcoin-spezifisches post-quantum Signaturvorschlag, der einen kleineren zustandsbehafteten Signaturmechanismus mit einem größeren zustandslosen Wiederherstellungsweg kombiniert. Die Spezifikation ist unvollständig, hat keine zugewiesene BIP-Nummer und der formale Sicherheitsnachweis steht noch aus.
Guillemet stellte fest, dass Bitcoin heute kein Problem mit Quantencomputern hat, sondern ein Migrationsproblem, und dass Migrationen Jahre dauern könnten, um korrekt durchgeführt zu werden. Er unterteilte den Übergang in drei Herausforderungen:
- Die Auswahl eines post-quantum Signaturschemas
- Die Anpassung von Bitcoin-Wallets und der Protokollinfrastruktur an dieses Schema
- Die Entscheidung, wie bestehende BTC zu quantenresistenten Ausgaben bewegt werden sollten
Das letzte Problem betrifft Coins, deren Besitzer möglicherweise ihre Schlüssel verloren haben oder seit vielen Jahren keine Gelder mehr bewegt haben.
Kryptographische Grundlagen
Die aktuelle Transaktionsautorisierung von Bitcoin basiert stark auf ECDSA– und Schnorr-Signaturen, die auf elliptischer Kurvenkryptographie beruhen. Ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer, der Shors Algorithmus ausführt, könnte theoretisch private Schlüssel aus exponierten öffentlichen Schlüsseln wiederherstellen, jedoch kann kein öffentlich demonstriertes Gerät heute diesen Angriff gegen Bitcoin durchführen.
Herausforderungen der Migration
Guillemet betonte, dass die Migration nicht nur nach der kryptographischen Stärke eines Ersatzschemas beurteilt werden kann, da Wallets, Hardwaregeräte, Backup-Systeme und Multi-Geräte-Setups sicher implementiert werden müssen. Er beschrieb das Erreichen eines sozialen Konsenses über anfällige Legacy-Coins als eine der schwierigeren ungelösten Fragen.
Eine ähnliche Position hat sich auch bei anderen Kryptographen herausgebildet. Der Stanford-Kryptograph Dan Boneh argumentierte, dass Bitcoin sich auf das Quantenrisiko vorbereiten sollte, während eine hastige Migration vermieden werden sollte, die schwerwiegende Softwarefehler einführen könnte.
Technische Details von SHRINCS
Die aktuelle SHRINCS-Entwurfsspezifikation beschreibt ein hash-basiertes System, das auf SHA-256 basiert, derselben Hash-Familie, die bereits von Bitcoin umfassend verwendet wird. Die Designer zielen auf etwa 128 Bit klassische Sicherheit und 64 Bit Quanten-Sicherheit unter ihren gewählten Parametern ab.
Der 48-Byte-öffentliche Schlüssel verpflichtet sich zu zwei Signaturpfaden. Der kompakte Weg verwendet Flexible XMSS und WOTS+C und erzeugt zustandsbehaftete Signaturen von 548 Bytes bis zu 4.619 Bytes. Ein zustandsloser Rückfall, der auf SLH-DSA-Konzepten basiert, erzeugt eine 5.777-Byte-Signatur.
Risiken und Backup-Probleme
Backups schaffen ein weiteres Problem. Die Wiederherstellung einer Wallet aus einer älteren Kopie könnte einen veralteten Zähler wiederherstellen. Zwei Hardwaregeräte, die aus demselben Seed initialisiert wurden, könnten demselben Risiko ausgesetzt sein, wenn sie unabhängig den zustandsbehafteten Pfad verwenden, ohne zu koordinieren, welche einmaligen Schlüssel bereits verbraucht wurden.
Eine unabhängige Überprüfung von Project Eleven zu SHRINCS kam zu einem ähnlichen Schluss. Die Forscher Alex Pruden und Conor Deegan sagten, dass das Schema eine sicherheitskritische Zustandsanforderung in Wallets und Verwahrungssysteme überträgt, wo die Wiederherstellung von Backups oder der Zustand-Rollback zu einer Wiederverwendung eines einmaligen Schlüssels führen könnte.
Fazit
SHRINCS ist nur ein Teil der aktuellen Diskussion über die Quanten-Sicherheit von Bitcoin. BIP 360, genannt Pay-to-Merkle-Root, ist ein separater Entwurfsvorschlag, der darauf abzielt, den quantenanfälligen Schlüsselpfad von Taproot zu entfernen und die Nutzer gegen Langzeitangriffe zu schützen. BIP 361 geht das Migrationsproblem direkter an.
Wie crypto.news in seiner Überprüfung von BIP 360 und BIP 361 berichtete, bleibt eine ungelöste Frage, was mit anfälligen BTC geschehen sollte, die niemals migrieren. Der unabhängige Kryptographie-Beirat von Coinbase hat separat gefordert, dass die Migrationsplanung beginnen sollte, bevor ein Quantenangreifer existiert.
Guillemet beschreibt die unmittelbare Herausforderung als Vorbereitung einer Migration, bevor solche Hardware praktisch wird. SHRINCS ist eine experimentelle Entwurfsspezifikation ohne zugewiesene BIP-Nummer und bleibt eine unnummerierte Entwurfsspezifikation, deren Autoren warnen, dass die Kryptographie Prototyparbeit ist, die weiterer Peer-Review und eines abgeschlossenen Sicherheitsnachweises bedarf.
