Die heutigen Quantencomputer können Daten in Rekordzeit verarbeiten. Obwohl die Welt von dieser Technologie stark profitieren würde, stellt die Quanteninformatik eine ernsthafte Bedrohung für die Sicherheit von Bitcoin und Blockchain dar.
Heutige Algorithmen zur Unterstützung von Blockchains wie Bitcoin, etwa SHA-256 oder RSA, die das Rückgrat des traditionellen Finanzwesens bilden, können mit genügend Rechenleistung von Quantencomputern gebrochen werden. In diesem Artikel räumen wir mit einigen der weit verbreiteten Mythen auf, dass Quantencomputer den Konsens untergraben oder eine existenzielle Bedrohung für Blockchains darstellen. Wir befassen uns mit dem anfälligsten Aspekt unserer heutigen Interaktion mit Blockchains: dezentralen Wallets.
Ein Quantencomputer könnte möglicherweise private Schlüssel aus öffentlichen Schlüsseln entschlüsseln, wenn er über ausreichend Zeit und Ressourcen verfügt. Wir werden besprechen, wie die Branche einen pragmatischen Ansatz verfolgt, um diese Probleme zu entschärfen, und was wir tun können, um wachsam zu bleiben. Für den Anfang sollten Sie Ihre öffentlichen und privaten Schlüssel vertraulich behandeln, genau wie alle anderen sensiblen Informationen. Für weitere Informationen lesen Sie weiter.
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Was ist ein Quantencomputer?
Quantencomputer stellen ein revolutionäres Paradigma in der Informationsverarbeitung dar, das die Prinzipien der Quantenmechanik nutzt. Im Gegensatz zu klassischen Computern, die Bits als Grundeinheit von Daten verwenden (entweder 0 oder 1), verwenden Quantencomputer Qubits. Ein Qubit, oder „Quantenbit“, ist die grundlegende Einheit der Quanteninformation in Quantencomputersystemen. Qubits können durch die Prinzipien der Superposition und Verschränkung gleichzeitig in mehreren Zuständen existieren, wodurch Quantencomputer komplexe Berechnungen mit beispielloser Geschwindigkeit durchführen können.
Das grundlegende Motiv hinter Quantencomputern ist die Lösung der komplexesten Probleme der Welt, darunter Probleme in der Kryptografie, Materialwissenschaft und bei der Simulation komplexer Systeme. Es ist, als würde man jeden Weg in einem Labyrinth auf einmal überprüfen, während ein normaler Computer sie einzeln überprüft. Böswillige Akteure könnten jedoch auch ihre immense Rechenleistung nutzen, um sichere Systeme zu stören, wie z.B. solche in öffentlichen Blockchains und Krypto-Netzwerken.
Blockchain-Technologie
Die Blockchain-Technologie ist ein dezentrales Buchungssystem, das kryptografische Verfahren einsetzt, um die Integrität, Unveränderlichkeit und Sicherheit von Daten zu gewährleisten. Blockchains sind das Rückgrat von Kryptowährungen wie Bitcoin und Ethereum, wo sie sichere und transparente Transaktionen ermöglichen, ohne dass eine zentrale Behörde erforderlich ist.
Blockchains bestehen aus einer Kette von Blöcken, die jeweils eine Liste von Transaktionen enthalten. Der Konsensmechanismus, wie z.B. Proof of Work (PoW) oder Proof of Stake (PoS), stellt sicher, dass alle Knoten im Netzwerk über den Zustand des Hauptbuchs übereinstimmen. Die kryptografischen Hash-Funktionen, wie SHA-256 im Falle Bitcoins, bieten die erforderliche Sicherheit, um das Netzwerk vor Manipulationen zu schützen.
Krypto-Wallets auf der Blockchain speichern nicht die eigentliche Kryptowährung. Stattdessen enthalten sie die kryptografischen Schlüssel, die es Benutzern ermöglichen, mit der Blockchain zu interagieren. Jede Geldbörse verfügt über einen öffentlichen Schlüssel (ähnlich einer E-Mail-Adresse) und einen privaten Schlüssel (ähnlich einem Passwort). Der öffentliche Schlüssel ermöglicht es anderen, Geld an die Wallet zu senden, während der private Schlüssel zum Signieren von Transaktionen verwendet wird, um den Besitz der Gelder nachzuweisen.
Quantencomputer und Blockchain-Sicherheit
Das Aufkommen von Quantencomputern erfordert eine Untersuchung ihrer potenziellen Auswirkungen auf die Sicherheit von Blockchains. Blockchains wie Bitcoin und Ethereum basieren auf kryptografischen Algorithmen wie SHA-256 und dem Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA). Während diese Algorithmen gegen klassische Computer sicher sind, könnten Quantencomputer eine erhebliche Bedrohung darstellen.
Quantencomputer haben das Potenzial, komplexe mathematische Probleme viel schneller zu lösen als klassische Computer. So ermöglicht beispielsweise der Shor-Algorithmus Quantencomputern, große Zahlen effizient zu faktorisieren, was die RSA-Verschlüsselung (das Rückgrat des heutigen Bankwesens) und ECDSA gefährdet. In ähnlicher Weise bietet der Grover-Algorithmus eine quadratische Beschleunigung für unstrukturierte Suchprobleme, wodurch die Sicherheit von Hash-Funktionen wie SHA-256 potenziell untergraben werden könnte. Im Folgenden werden einige Bedrohungsaspekte aufgeführt, die Quantencomputer für Bitcoin und andere Blockchains darstellen könnten.
Konsensmechanismen
Der derzeit schnellste Quantencomputer mit etwa 1'200 Qubits kann SHA-256 noch nicht brechen oder Konsensmechanismen ausser Kraft setzen, wie sie in Bitcoin und Ethereum verwendet werden. Schätzungen zufolge würde ein Quantencomputer etwa 1 Million Qubits benötigen, um SHA-256 zu brechen, und etwa 1 Milliarde Qubits, um einen 51%-Angriff auf ein Blockchain-Netzwerk durchzuführen. Daher bleiben Konsensmechanismen in absehbarer Zukunft sicher.
Transit Attacks
Eine unmittelbarere Bedrohung könnten Transitangriffe sein, bei denen ein Quantencomputer die Kontrolle über Transaktionen innerhalb der Blockzeit übernimmt. Bei Blockchains wie Bitcoin beträgt die Blockzeit 600 Sekunden und bei Ethereum 15 Sekunden. Neuere Blockchains wie Solana weisen schnellere Blockfinalitätszeiten von etwa 400 Millisekunden auf, wodurch sie etwas widerstandsfähiger gegen solche Angriffe sind. Diese Art von Angriff erfordert jedoch eine immense Quantenrechenleistung, was sie derzeit unpraktisch macht.
Wallet Sicherheit
Die kritischere Schwachstelle liegt in der Sicherheit von Kryptowährungs-Wallets. Quantencomputer könnten durch die Verarbeitung des Shor-Algorithmus oder des Grover-Algorithmus möglicherweise private Schlüssel aus öffentlichen Schlüsseln entschlüsseln. Dies würde die Sicherheit von Wallets gefährden, insbesondere von Wallets mit statischen Adressen oder ruhenden Konten. Derzeit sind Quantencomputer nicht leistungsfähig genug, um die Sicherheit von Wallets zu gefährden.
Inaktive Konten
Inaktive Wallets oder solche mit verlorenen Schlüsseln oder Münzen, die jahrelang nicht bewegt wurden, bergen ein besonderes Risiko. Mit der Weiterentwicklung von Quantencomputern steigt das Risiko, dass diese Konten ins Visier genommen werden, was die Entwicklung quantenresistenter kryptografischer Lösungen erforderlich macht. Eine Möglichkeit, die Weiterentwicklung des Quantencomputings und seine Auswirkungen auf Krypto-Wallets abzuschwächen, ist eine Opt-in-Funktion. Inaktive Wallets oder solche mit verlorenen Schlüsseln werden wahrscheinlich als erstes ins Visier genommen, da sie möglicherweise nicht aktualisiert werden können oder mit der neuen Technologie nicht Schritt halten können.
Aktualisierung kryptografischer Algorithmen
Um Blockchain-Netzwerke vor Quantenbedrohungen zu schützen, muss die Blockchain-Community den Übergang zu kryptografischen Post-Quanten-Algorithmen in Betracht ziehen, die vor Quantenangriffen sicher sind. Zu den vielversprechenden Ansätzen gehören:
- Gitterbasierte Kryptografie: Bezieht mathematisches Rauschen in die Verschlüsselung ein, was Quantencomputer verwirrt.
- Codebasierte Kryptografie: Verwendet fehlerkorrigierende Codes, um Daten zu sichern und Quantenangriffen zu widerstehen.
- Hash-basierte Kryptografie: Verwendet Hash-Funktionen auf eine Weise, die als sicher gegen Quantenalgorithmen gilt.
- Multivariate Polynom-Kryptographie: Hierbei handelt es sich um komplexe Polynomgleichungen, die für Quantencomputer schwer zu lösen sind.
Sensibilisierung der Branche
Die potenziellen Auswirkungen von Quantencomputing auf die Sicherheit von Blockchains geben zwar weiterhin Anlass zur Sorge, doch die Community kann proaktive Schritte unternehmen, um diese Risiken zu mindern. So können Benutzer zu einer quantenresistenten Zukunft beitragen:
- Priorisieren Sie quantenresistente Wallets: Smart Contract Wallets mit ihren inhärenten Sicherheitsfunktionen sind eine gute Wahl. Wenn Sie ihre Funktionen verstehen und professionelle Sicherheitsdienste nutzen, können Sie den Schutz der Wallets weiter verbessern.
- Aufrechterhaltung der Sicherheit von öffentlichen Schlüssels: Behandeln Sie Ihren öffentlichen Schlüssel mit der gleichen Diskretion wie alle anderen sensiblen Informationen. Vermeiden Sie es, ihn weitläufig oder auf Social Media zu teilen.
- Umfassende quantencomputerresistente Upgrades: Mit fortschreitender Entwicklung wird der Übergang zu Wallets und Protokollen, die Post-Quanten-Kryptografie beinhalten, von entscheidender Bedeutung sein. Diese Upgrades können optional sein, daher ist es wichtig, über ihre Verfügbarkeit informiert zu bleiben und sich aktiv an ihrer Umsetzung zu beteiligen.
Die proaktive Entwicklung quantenresistenter Lösungen durch die Blockchain-Community bietet einen positiven Ausblick. Die Angst vor 51%-Angriffen sollte durch die inhärente Anpassungsfähigkeit von Open-Source-Blockchains vermieden werden. Diese Netzwerke können aktualisiert werden, um die Sicherheit im Zuge des technologischen Fortschritts aufrechtzuerhalten. Selbst im Falle böswilliger Akteure werden Lösungen wie Hard Forks, die von Persönlichkeiten wie Vitalik Buterin vorgeschlagen wurden, untersucht, auch wenn sie einer sorgfältigen Prüfung bedürfen.
Fazit: Die unmittelbare Quantenbedrohung für Bitcoin ist gering
Quantencomputer stellen für die Blockchain-Technologie sowohl Chancen als auch Herausforderungen dar. Während die unmittelbare Bedrohung für die Konsensmechanismen der Blockchain aufgrund des aktuellen Stands der Quantencomputertechnik gering bleibt, sind die potenziellen langfristigen Risiken für die Sicherheit der Wallets und die Integrität der Transaktionen erheblich. Die Blockchain-Community muss diese Risiken proaktiv angehen, indem sie kryptografische Post-Quanten-Lösungen entwickelt und implementiert, um die fortwährende Sicherheit und Integrität von Blockchain-Netzwerken im Zeitalter der Quantencomputer zu gewährleisten.
