Quantenrisiko von Bitcoin
Der Forschungsleiter von Fireblocks hat exponierte öffentliche Schlüssel als den Hauptfaktor für das zukünftige Quantenrisiko von Bitcoin identifiziert. Öffentliche Schätzungen zufolge sitzen etwa 6,7 bis 7 Millionen BTC hinter bereits on-chain sichtbaren Schlüsseln.
Exposition und Adressformate
Michael Gutkin, Vizepräsident für Forschung bei Fireblocks, erklärte gegenüber crypto.news, dass die Exposition eines Halters von der Blockchain, dem Adresstyp und der Transaktionshistorie abhängt, nicht davon, ob der Eigentümer eine Börse, eine Institution oder eine Einzelperson ist. „Die Exposition hängt letztendlich davon ab, ob der öffentliche Schlüssel bereits on-chain sichtbar ist.“
Gutkin betonte, dass häufige Transaktionen Exposition durch Adresswiederverwendung und den Umgang mit ungenutztem Bitcoin schaffen können. Ein Treasury, das seine Bestände selten bewegt, kann öffentliche Schlüssel länger verborgen halten, jedoch nur, wenn das Adressformat und die vorherige Aktivität sie nicht bereits offenbart haben.
Risiken durch Taproot und BIP 360
Bei frühen Bitcoin-Ausgaben, die als pay-to-public-key oder P2PK bekannt sind, ist der öffentliche Schlüssel von Anfang an sichtbar. Viele Ausgaben aus der Satoshi-Ära verwenden dieses Format, wodurch ihre Schlüssel exponiert sind, selbst wenn die Coins nie bewegt wurden. Im Vergleich dazu verbergen pay-to-public-key-hash und native SegWit-Adressen, bekannt als P2PKH und P2WPKH, den öffentlichen Schlüssel bis zur ersten Ausgabe.
„Taproot führt eine weitere Unterscheidung ein. Die Autoren von BIP 360 identifizieren Taproot-Ausgaben als exponiert gegenüber langfristigen Quantenangriffen, da ihre öffentlichen Ausgabeschlüssel bei der Erstellung sichtbar sind.“
Laut dem Vorschlag könnte ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer einen privaten Schlüssel aus einem exponierten öffentlichen Schlüssel ableiten. Die Autoren unterscheiden zwischen Angriffen auf Schlüssel, die über lange Zeiträume sichtbar sind, und schnelleren Angriffen, die nach einer Transaktion versucht werden, die einen Schlüssel offenbart, aber bevor sie bestätigt wird.
Vorbereitung auf Quantenangriffe
Die Sorge bleibt eine zukünftige Bedrohung. In einem Bericht vom 17. September über die Migrationsherausforderungen von Bitcoin erklärte Charles Guillemet, Chief Technology Officer von Ledger, dass kein kryptographisch relevanter Quantencomputer bekannt sei, der in der Lage sei, die aktuellen Signaturen von Bitcoin zu brechen. Guillemet warnte jedoch, dass Forschung, Softwareänderungen, Hardware-Wallet-Upgrades und die Akzeptanz durch die Nutzer Jahre in Anspruch nehmen könnten.
Als Reaktion auf die Forderungen nach einer „Bunker-Modus“-Vorbereitung argumentierte Gutkin, dass Institutionen die Exposition öffentlicher Schlüssel kontinuierlich verwalten sollten, anstatt eine einmalige Massenübertragung zu planen. „Für eine Institution denke ich nicht, dass das Ziel eine einmalige Massenmigration sein sollte“, sagte er.
Empfehlungen zur Expositionsverwaltung
Gutkin empfahl, individuelle ungenutzte Transaktionsausgaben oder UTXOs zu verfolgen, um zu identifizieren, welche Mittel bereits hinter exponierten Schlüsseln sitzen. Durch normales Ausgeben könnten exponierte Adressen allmählich leer werden, während neue Mittel an Adressen ankommen, deren öffentliche Schlüssel verborgen bleiben.
Er schlug vor, ein Live-Expositions-Dashboard zu erstellen, das sowohl den verbleibenden exponierten Saldo als auch die Transaktionen anzeigt, die zusätzliche Exposition schaffen. Fireblocks unterstützt bereits mehrere Komponenten dieses Prozesses und entwickelt Werkzeuge zur Auswahl von Transaktionseingaben basierend auf Exposition und zur Anzeige betroffener Salden.
Institutionelle Herausforderungen und Lösungen
Gutkin warnte, dass eine hastige Migration dazu führen könnte, dass große Halter um begrenzte Bitcoin-Transaktionskapazitäten konkurrieren, was die Gebühren in die Höhe treiben und die Bestätigungen verlangsamen könnte. Um Phishing und Handhabungsfehler zu begrenzen, empfahl Gutkin, Zieladressen, Genehmigungsrichtlinien und vertrauenswürdige Kommunikationskanäle im Voraus festzulegen.
Er betonte, dass eine dringende Übertragung nicht erfordern sollte, dass Kunden oder Mitarbeiter unbekannte Anweisungen befolgen oder bestehende Kontrollen umgehen.
Langfristige Lösungen und Forschung
Selbst mit besseren Adresspraktiken würde Bitcoin immer noch eine quantenresistente Methode zur Autorisierung von Transaktionen benötigen. In seiner Erklärung behandelt BIP 360 einen Teil des Problems, indem es pay-to-Merkle-root-Ausgaben vorschlägt, die den exponierten Schlüssel-Ausgabepfad von Taproot entfernen.
Gutkin betonte, dass die Reduzierung der langfristigen Exposition öffentlicher Schlüssel den Vorschlag nicht zu einer vollständigen post-quanten Lösung macht. Die Autoren des Vorschlags geben ebenfalls an, dass der Schutz gegen Angriffe während des kurzen Zeitraums vor der Bestätigung einer Transaktion möglicherweise post-quanten Signaturen erfordert.
Forschung zu neuen Signaturschemata
Die Forschung von Fireblocks hat die Verifizierung von ML-DSA-44, einem post-quanten Signaturschema, von 8,09 Millionen Gas auf 1,23 Millionen Gas reduziert. Gutkin erklärte, das Team habe die Implementierung verbessert, anstatt den standardisierten Algorithmus zu ändern.
Der Spitzenwert des Speicherverbrauchs fiel von fast einem Megabyte auf etwa 41 Kilobyte. Das Design hat jedoch weiterhin Kosten. Gutkin schätzte die einmaligen Bereitstellungskosten für den erweiterten öffentlichen Schlüssel auf etwa 4,1 Millionen Gas, neben den 1,23 Millionen Gas, die für jede Verifizierung erforderlich sind.
Fazit
Für US-Investoren, die Bitcoin über Fonds halten, sind auch Verwahrungsvereinbarungen Teil der Vorbereitung. Ein Bericht vom 23. September über Coinbases Pläne zur post-quanten Verwahrung stellte fest, dass Spot-Bitcoin- und Ethereum-ETF-Investoren die privaten Schlüssel, die die Fondsbestände sichern, nicht kontrollieren; die von den Emittenten ausgewählten Verwahrer verwalten sie.
Gutkin betonte, dass der Verifier das gesamte System von Ethereum nicht post-quanten sicher macht, wobei separate Forschungen weiterhin auf seinen Konsens- und Datenschichten stattfinden. Trotz umfangreicher Tests und formaler Verifizierung erklärte Gutkin, dass die Implementierung von Fireblocks weiterhin Forschungs-Code ist, der Audits und Härtung vor der Produktion erfordert.
