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Blockstream stellt SHRINCS als quantensicheren Bitcoin-Fix vor

Der Vorschlag soll Bitcoin besser gegen künftige Quantenangriffe wappnen, mit weniger Blockraumverlust als viele bestehende Post-Quantum-Schemata. Die Diskussion betrifft auch SegWit, SHA-256 und eine mögliche Soft Fork.

Von Zenz van der Wielen
• 3 Min. Lesezeit
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Blockstream stellt SHRINCS als quantensicheren Bitcoin-Fix vor

Wichtigste Erkenntnisse

  • Blockstream hat SHRINCS als quantensichere Signatur für Bitcoin vorgeschlagen, mit geringerem Kapazitätsverlust als viele bestehende Post-Quantum-Designs.
  • Nach Angaben der Forscher kann SHRINCS den Durchsatz auf etwa drei Transaktionen pro Sekunde senken, gegenüber rund 0,36 bei SLH-DSA.
  • Der Vorschlag steht noch am Anfang: Der Security-Proof und das formale Audit der Referenzsoftware sind noch nicht abgeschlossen.

Blockstream hat einen Vorschlag für SHRINCS veröffentlicht, eine Methode, Bitcoin-Transaktionen zu signieren, die gegen Quantencomputer bestehen soll, ohne die Blockkapazität stark zu verringern. Die Forscher sagen, dass das System mehr Transaktionsraum übrig lässt als viele bestehende Post-Quantum-Designs, während es zugleich eine zusätzliche Verteidigungsebene für Bitcoin hinzufügt.

Warum Bitcoin verwundbar ist

Bitcoin nutzt digitale Signaturen auf Basis von Elliptic-Curve-Kryptografie, um Eigentum nachzuweisen. Damit kann ein Nutzer zeigen, dass er den Private Key kontrolliert, ohne diesen Schlüssel selbst preiszugeben.

Das Risiko liegt in einem künftigen Quantencomputer, der stark genug ist, um mit Shor's algorithm diesen Schutz zu brechen. Theoretisch könnte eine solche Maschine aus einem öffentlichen Schlüssel auf der Blockchain den Private Key zurückrechnen, woraufhin ein Angreifer eine Signatur fälschen und Coins verschieben könnte.

Besonders relevant sind damit alte Adressen, weil dort der öffentliche Schlüssel bereits sichtbar geworden ist. Nach Angaben der Forscher liegt auch weiterhin viel Bitcoin auf solchen Adressen, darunter mehr als 1,1 Millionen BTC, die Satoshi Nakamoto zugeschrieben werden.

SHRINCS soll Platz sparen

Das größte Problem bei Post-Quantum-Signaturen ist ihre Größe. Die NIST-Standards sind oft um ein Vielfaches größer als die Signaturen, die Bitcoin heute verwendet, und das bedeutet, dass in einen Block weniger Transaktionen passen.

Blockstream schätzt, dass Bitcoin mit den aktuellen kompakten Schnorr-Signaturen etwa 6,5 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten kann. Mit SLH-DSA würde das auf etwa 0,36 Transaktionen pro Sekunde sinken. SHRINCS bringt das nach Einschätzung der Forscher auf etwa drei Transaktionen pro Sekunde zurück, mit Signaturen, die bei rund 324 Bytes beginnen und auf etwa 580 Bytes anwachsen.

Dabei hilft SegWit, das Upgrade aus dem Jahr 2017, das dem Teil einer Transaktion mit Signaturen einen Rabatt gibt. SHRINCS nutzt außerdem SHA-256, dieselbe Hashfunktion, die bereits breit in Bitcoin verwendet wird, sodass das System nicht auf einem völlig neuen mathematischen Fundament aufbaut.

Jonas Nick, der SHRINCS gemeinsam mit dem Blockstream-Forscher Mikhail Kudinov entworfen hat, nennt es die erste konkrete Post-Quantum-Signatur, die speziell für Bitcoin entwickelt wurde. Gleichzeitig sei es nach seiner Einschätzung weder als endgültige Lösung gedacht noch als die beste Option in jedem Punkt.

Was das für Bitcoin bedeutet

Für europäische Krypto-Leser ist das relevant, weil es zeigt, dass die Diskussion über Quantensicherheit nicht mehr nur theoretisch ist. Eine aktuelle Google-Analyse legt nahe, dass Quantencomputer elliptische-Kurve-Kryptografie möglicherweise schon um 2029 brechen könnten, während eine andere Studie auf eine geringere Zahl benötigter Qubits hinweist als bisher angenommen.

Damit wird die Frage konkreter, wie Bitcoin sich rechtzeitig anpassen kann. Für ein Netzwerk, das auf breiten Konsens angewiesen ist, wäre für eine solche Änderung eine Soft Fork nötig, und dieser Schritt braucht weiterhin genügend Unterstützung in der Community.

Blockstream hatte SHRINCS zuvor bereits auf Liquid gezeigt, einer separaten Blockchain, die das Unternehmen für schnellere und privatere Übertragungen von Bitcoin und anderen Assets betreibt. Für Bitcoin selbst steht der Vorschlag noch am Anfang: Der formale Security-Proof ist noch nicht fertig und die Referenzsoftware wurde noch nicht formal auditiert.

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