Die Herausforderungen der Quantenresistenz für Bitcoin-Wallet-Hersteller

Einführung in die Herausforderungen der Bitcoin-Verwahrung

Die Verwahrung von Bitcoin war schon immer mit gewissen Risiken verbunden. Wallet-Hersteller wie Trezor, die physische Geräte entwickeln, um die privaten Schlüssel der Nutzer offline sicher zu halten, bereiten sich nun auf eine post-quanten Welt vor, in der neue Herausforderungen entstehen.

SHRINCS: Ein post-quanten Signaturschema

Ein zentraler Aspekt ist SHRINCS, der führende Kandidat der Community für ein post-quanten Signaturschema. Dieses ermöglicht es Nutzern, Transaktionen mit zustandsabhängigen Signaturen durchzuführen, die eine strikte Zustandsverfolgung erfordern, um zu verhindern, dass Gelder gestohlen werden, erklärt Tomáš Sušánka, CTO von Trezor.

SHRINCS wurde Ende letzten Jahres von Jonas Nick, dem Forschungsleiter bei Blockstream, und dem Kryptographen Mikhail Kudinov vorgeschlagen. Es basiert auf einem kompositen, hash-basierten Ansatz: Nutzer können Transaktionen entweder mit zustandsabhängigen oder zustandsunabhängigen Signaturen durchführen. Während zustandsunabhängige Signaturen relativ groß sind und somit Gebühren, Signaturgeschwindigkeit und andere Effizienzmetriken beeinflussen können, sind sie sicher wiederverwendbar. Im Gegensatz dazu bringen kleinere, effizientere zustandsabhängige Signaturen ernsthafte Sicherheitsrisiken mit sich, wenn sie über ein bestimmtes Signaturbudget hinaus wiederverwendet werden.

Sicherheitsrisiken und Verantwortung der Wallet-Entwickler

Die zustandsabhängige Komponente von SHRINCS besteht aus einem Baum von Einmal-Signaturen. Wenn diese Schlüssel versehentlich mehr als einmal verwendet werden, kann dies dazu führen, dass genügend kryptografische Informationen offengelegt werden, sodass Dritte die Signatur des Nutzers fälschen und effektiv Gelder stehlen können. Sollte Bitcoin SHRINCS erfolgreich implementieren, wird die sorgfältige Zählung des Zustands der Wallet zu einer kritischen Verantwortung für Wallet-Entwickler, die mit zahlreichen potenziellen Sicherheitsrisiken in Grenzfällen verbunden ist.

"Man gibt den Nutzern die Möglichkeit, Fehler zu machen", sagte Sušánka in einer kürzlichen Episode von MARA Foundation TV in Bezug auf die Zustandsverfolgung. "Es ist unsere Aufgabe, dies auf sichere Weise zu gestalten, oder? Es sollte nicht die Aufgabe des Nutzers sein."

Strategien zur Risikominderung

Um dieses Risiko zu mindern, prüft Trezor verschiedene Optionen, um eine sichere Benutzererfahrung in einer post-quanten Welt zu gewährleisten. Beispielsweise erwägt das Unternehmen, die schwereren, langsameren zustandsunabhängigen Signaturen als Standardeinstellung für alle Nutzer festzulegen und die riskantere zustandsabhängige Option hinter einer erweiterten Einstellungsmauer zu verstecken. Sušánka erkennt an, dass SHRINCS die konservative kryptografische Wahl sein könnte, da es auf denselben kryptografischen Annahmen wie SHA-256 basiert. Dennoch ist er "ein wenig hin- und hergerissen zu diesem Thema, weil die Zustandsverfolgung eine Belastung darstellt."

"Zum Beispiel kann man zwei Trezors mit demselben Wiederherstellungs-Samen haben. Wie teilt man den Zustand zwischen diesen beiden? Man kann es wirklich nicht", fügte er hinzu. "Das gesagt, wie es bei allem ist, geht es um Kompromisse. Die [zustandsabhängigen] Signaturen sind zehnmal kleiner ... Das macht einen großen Unterschied. Also möchte ich es einfach nicht komplett vom Tisch werfen."

Die Notwendigkeit von Hardware-Updates

Sušánka betonte zudem, dass, während viele sich auf den Migrationsweg von Bitcoin zu post-quanten Adressen und Signaturen konzentrieren, auch Hardware-Wallet-Geräte physisch aktualisiert werden müssen, um vollständigen quantensicheren Schutz zu gewährleisten. Die meisten Signierungsgeräte verwenden quantenanfällige Kryptografie für hardware-spezifische Sicherheitsfunktionen wie Firmware und Geräteauthentifizierung.

Um sicherzustellen, dass ihre Geräte in einer post-quanten Welt sicher sind, müssen Nutzer "quantum-ready" Geräte verwenden – also Geräte, die post-quanten Kryptografie für die Geräte- und Firmware-Authentifizierung nutzen. In Erwartung dieser Bedürfnisse hat das Unternehmen bereits Produkte wie den Trezor Safe 7 auf den Markt gebracht, die post-quanten Kryptografie für Wallet-Authentifizierungsprozesse unterstützen.

Fazit und Ausblick

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Transaktionen, die auf diesen Geräten durchgeführt werden, erst dann quantensicher sind, wenn Bitcoin selbst auf quantensichere Sicherheit umsteigt. Sušánka warnte die Entwickler, nicht zu lange zu warten, um den Nutzern Migrationsoptionen zu bieten, da er glaubt, dass die Migration von potenziell Millionen von Nutzern Zeit in Anspruch nehmen wird.

"Die Leute sollten bereit sein, Kompromisse einzugehen", sagte Sušánka. "Wenn wir alle sehr streng sind, was getan werden kann und was nicht, werden wir nirgendwohin kommen."

André Beganski ist Senior Content Manager bei der MARA Foundation und produziert Inhalte zu Themen wie der Schnittstelle zwischen Quantencomputing und Kryptografie. Zuvor arbeitete er für Decrypt.