StarkWare hat erklärt, dass Bitcoin einen wichtigen Meilenstein in seinem Wettlauf gegen das Quantencomputing erreicht hat. Das Unternehmen bestätigte, dass am 26. August eine quantensichere Transaktion im Bitcoin-Mainnet gemined wurde und damit erstmals die Live-Demonstration seiner Quantum Safe Bitcoin (QSB)-Konstruktion stattfand.

Die Transaktion zeigt, dass Bitcoin eine quantenresistente Ausgabemethode unterstützen kann, ohne dass Änderungen an den Konsensregeln erforderlich sind. Allerdings macht diese Entwicklung das Bitcoin-Netzwerk nicht vollständig quantensicher.

Quantenrisiko trifft auf eine Live-Bitcoin-Transaktion

Bitcoin stützt sich derzeit bei Transaktionssignaturen auf elliptische Kurvenkryptografie. Ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer, der Shors Algorithmus ausführt, könnte irgendwann private Schlüssel aus offengelegten öffentlichen Schlüsseln ableiten und damit einige Bitcoin-Bestände gefährden.

Die Gefährdung ist jedoch nicht gleichmäßig. Öffentliche Schlüssel sind für Coins im Pay-to-Public-Key-Format (P2PK), das in den frühen Jahren von Bitcoin verwendet wurde, bereits On-Chain sichtbar, und jede Standardadresse legt ihren öffentlichen Schlüssel beim ersten Ausgeben offen. Ausgaben, deren öffentliche Schlüssel noch nicht veröffentlicht wurden, sind schwerer angreifbar, da ein Angreifer zusätzlich den Hash der Adresse brechen müsste. Kein heutiger Quantencomputer gilt als fähig, Shors Algorithmus gegen einen 256-Bit-elliptischen Kurven-Schlüssel auszuführen; Forscher schätzen, dass dafür fehlertolerante Maschinen in einem Ausmaß nötig wären, das weit über der heutigen Hardware liegt.

Der StarkWare-Forscher Avihu Levy entwickelte Quantum Safe Bitcoin, um diese Schwachstelle mit den bestehenden Skriptfunktionen von Bitcoin zu adressieren. Die Methode fügt eine hashbasierte Sicherheitsebene hinzu, die nicht auf Annahmen zu elliptischen Kurven beruht.

QSB verwendet eine Technik namens Signature Grinding. Statt einer herkömmlichen privaten Signatur erzeugt der Sender umfangreiche Berechnungen, um einen Transaktions-Hash zu finden, der die erforderlichen Bedingungen erfüllt. Die daraus resultierende Sicherheit beruht auf der Preimage-Resistenz von Hashes und nicht auf der Geheimhaltung eines elliptischen Kurven-Privatschlüssels.

Ein teures Rettungsboot, keine dauerhafte Lösung

Der Durchbruch ist mit erheblichen Einschränkungen verbunden. Die Erstellung einer QSB-Transaktion erfordert kostspielige Off-Chain-Berechnungen; die ursprüngliche Forschung beziffert die Kosten unter ihren Annahmen auf mehrere hundert Dollar.

Die Transaktion verwendet außerdem ein nicht standardisiertes Format. Übliche Bitcoin-Nodes leiten sie nicht über den normalen Mempool-Prozess weiter, daher nutzte StarkWare MARAs Slipstream-Dienst, um die Transaktion direkt an einen Miner zu übermitteln. MARA, eines der größten börsennotierten Bitcoin-Mining-Unternehmen, führte Slipstream im März 2024 als direkten Einreichungskanal für große oder nicht standardisierte Transaktionen ein, die das Standard-Relay-Netzwerk nicht überträgt.

StarkWare befürwortet weiterhin ein Bitcoin-Protokoll-Upgrade als langfristige Lösung. Das Unternehmen hat sich zudem an BIP 360 beteiligt, einem Vorschlag, der darauf abzielt, quantenresistente Bitcoin-Skriptfunktionen durch einen Soft Fork zu ermöglichen. Ein solcher Fork würde breite Unterstützung von Node-Betreibern und Minern erfordern, ein Konsensprozess, der sich in der Bitcoin-Geschichte eher über längere öffentliche Debatten als über schnelle Entscheidungen entwickelt hat.

Die Mainnet-Demonstration stellt daher eine praktische Notfalloption und kein vollständiges Netzwerk-Upgrade dar. Dennoch verlagert sie den quantenresistenten Bitcoin-Schutz von der Forschung in die reale Umsetzung und eröffnet Inhabern einen weiteren möglichen Weg, bevor Quantencomputer in der Lage sind, bestehende kryptografische Schutzmechanismen zu bedrohen. Die offenen Fragen betreffen vor allem zwei Punkte: wie weit die Kosten des Grindings mit der Weiterentwicklung der Technik sinken können und wie BIP 360 den offenen Bitcoin-Prüfprozess durchläuft.