Blockstream untersucht, wie Bitcoin neue digitale Signaturverfahren einführen könnte, um das Netzwerk vor potenziellen Bedrohungen durch zukünftige Quantencomputer zu schützen. Das Forschungsteam hat Falcon-1024 nach dem Vergleich mehrerer Alternativen als führenden gitterbasierten Kandidaten identifiziert.

Laut Wu Blockchain haben die Forscher des Bitcoin-Infrastrukturunternehmens Dilithium, Falcon und Hawk als mögliche gitterbasierte Signaturverfahren bewertet. Gitterbasierte Kryptografie zählt zu den am häufigsten untersuchten Familien post-quanten-sicherer Algorithmen und beruht auf mathematischen Problemen, von denen angenommen wird, dass sie selbst für Quantencomputer schwer lösbar bleiben. Der Vergleich fiel zugunsten von Falcon-1024 aus, wobei das Team darin eine geeignete Balance aus kompakten Signaturen, schneller Verifizierung und ausgereiften Sicherheitsannahmen sah.

Warum Falcon-1024 Herausstach

Die Bewertung ist Teil laufender Forschung zu kryptografischen Ansätzen, die Bitcoin helfen könnten, Risiken aus Fortschritten im Quantencomputing zu begegnen. Bitcoin sichert Transaktionen derzeit mit elliptischen Kurvensignaturen ab, und ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer mit Shors Algorithmus könnte die dahinterstehende Mathematik im Prinzip brechen – weshalb Signaturverfahren im Mittelpunkt der Diskussionen zur Quantum-Bereitschaft des Netzwerks stehen. Digitale Signaturen sind Grundlage des Sicherheitsmodells von Bitcoin, und die Aussicht künftiger Quantenfähigkeiten hat Forscher dazu veranlasst, Alternativen zu den derzeit eingesetzten kryptografischen Methoden zu prüfen.

Von den drei betrachteten gitterbasierten Optionen hob sich Falcon-1024 durch eine Kombination aus praktischen Leistungsmerkmalen und Sicherheitsaspekten hervor. Seine kompakten Signaturgrößen und die schnelle Verifizierung zählten zu den Faktoren, die die Präferenz des Teams unterstützten.

Die Identifizierung eines vielversprechenden Kandidaten bedeutet jedoch nicht, dass die Technologie für einen Einsatz im gesamten Bitcoin-Netzwerk bereit ist. Laut der Forschungszusammenfassung bleiben mehrere technische und umsetzungsspezifische Herausforderungen ungelöst.

Standardisierungs- und Wallet-Hürden

Eine Hürde ist die unvollständige Standardisierung. Oh abgeschlossene Standards würde die Integration eines neuen Signaturverfahrens in Bitcoin weitere technische Arbeit und Bewertung erfordern – zumal post-quanten-sichere Algorithmen insgesamt bereits mehrjährige Prüfverfahren wie das der US-amerikanischen Standardsierungsbehörde NIST durchlaufen haben. Die Forscher wiesen zudem auf die Speicheranforderungen von Hardware-Wallets hin, die die Umsetzung auf Geräten mit begrenzten Ressourcen erschweren könnten.

Ein weiteres ungelöstes Problem ist das Fehlen eines praktikablen Schemas zur Public-Key-Ableitung. Dies stellt eine zusätzliche Hürde für die Anpassung gitterbasierter Signaturen an die bestehenden Schlüsselverwaltungsstrukturen von Bitcoin dar.

Blockstreams Forschung unterscheidet daher zwischen der Bewertung einer potenziellen langfristigen Lösung und der Auswahl eines Ansatzes, der kurzfristig umsetzbar sein könnte.

Hash-basierte Signaturen bleiben der konservative Weg

Trotz des Interesses an gitterbasierter Kryptografie betonten die Forscher, dass hash-basierte Signaturen weiterhin die konservativere kurzfristige Option für Bitcoin sind. Hash-basierte Verfahren leiten ihre Sicherheit aus Hash-Funktionen ab und nicht aus der elliptischen Kurvenmathematik, die Quantum-Angriffen am stärksten ausgesetzt ist – weshalb sie in der Post-Quantum-Planung oft als konservative Wahl gelten. Diese Einordnung positioniert Falcon-1024 als Kandidaten in der Betrachtung und nicht als unmittelbaren Ersatz für das bestehende Signaturverfahren des Netzwerks.

Ein hybrider Einsatz könnte sich ebenfalls als möglicher zukünftiger Ansatz erweisen, der die Kombination verschiedener kryptografischer Methoden erlaubt. Die Forschungszusammenfassung legt jedoch keinen Zeitplan fest und bestätigt nicht, dass Bitcoin Falcon-1024 übernehmen wird.

Für den Moment unterstreicht Blockstreams Bewertung sowohl das Potenzial gitterbasierter Signaturen als auch die praktische Arbeit, die noch vor uns liegt – einschließlich Standardisierung, Kompatibilität mit Hardware-Wallets und Public-Key-Ableitung.