Quantencomputer könnten bald die Blockchain-Kryptographie durchbrechen: Bericht

Einem aktuellen Krepppapier, behaupteten chinesische Forscher, eine neuartige Methode entdeckt zu haben, um den Rivest-Shamir-Adleman 2048-Bit (RSA-2048)-Signaturalgorithmus zu brechen, der in Blockchains und anderen Sicherheitsprotokollen vorhanden ist. RSA ist eine kryptografische Technik, die einen öffentlichen Schlüssel zum Verschlüsseln von Informationen und einen privaten Schlüssel zum Entschlüsseln verwendet. 

Um den RSA-2048-Algorithmus zu brechen, müssen, ähnlich wie bei anderen Algorithmen in der Familie der RSA-Zahlen, die Primfaktoren einer Zahl mit 617 Dezimalstellen und 2048 Binärstellen gefunden werden. Experten schätzen dass gewöhnliche Computer 300 Billionen Jahre brauchen würden, um einen RSA-2048-Verschlüsselungsschlüssel zu knacken. Chinesische Forscher sagten jedoch in ihrem Artikel, dass die Verschlüsselung mit einem Quantencomputer mit 372 Qubits oder einer grundlegenden Informationseinheit, die als Stellvertreter für Rechenleistung fungiert, umgekehrt werden könnte.

Zum Vergleich: Der neueste Quantencomputer IBM Osprey hat eine Verarbeitungskapazität von 433 Qubits. Zuvor hatten Experten berechnet, dass die Faktorisierung von RSA-2048 mit Quantencomputern unter Verwendung einer Quantenfaktorisierungsmethode, die als Shors Algorithmus bekannt ist, erfolgen würde erfordern 13,436 Qubits. 

Im Gegensatz zu klassischen Computern, die auf einer binären Basis von 0 oder 1 arbeiten, verwenden Quantencomputer Quantenbits, die bei Temperaturen von -273 °C (-459.4 °F) unendliche Zustände annehmen können, was durch die Verwendung von Flüssiggas-Kühlmitteln erreicht wird. So ist der Quantencomputer in der Lage, alle möglichen Lösungen für ein kryptografisches Problem abzubilden und sie alle gleichzeitig zu versuchen, wodurch die Effizienz in astronomischem Maßstab gesteigert wird.

Laut dem amerikanischen Kryptografen Bruce Schneier scheinen chinesische Forscher dies zu haben kombiniert „klassische Lattice-Reduktions-Factoring-Techniken mit einem Quanten-Approximations-Optimierungsalgorithmus“, der erfolgreich 48-Bit-Zahlen mit einem 10-Qubit-Quantencomputer faktorisierte. „Und obwohl es immer potenzielle Probleme gibt, so etwas um den Faktor 50 zu skalieren, gibt es keine offensichtlichen Hindernisse“, kommentierte Schneier. 

Sicherheitsexperte Roger Grimes hinzugefügt:

„Anscheinend ist ein anderer Typ passiert, der zuvor angekündigt hatte, dass er in der Lage sei, die traditionelle asymmetrische Verschlüsselung mit klassischen Computern zu brechen … aber die Gutachter fanden einen Fehler in seinem Algorithmus und dieser Typ musste seine Arbeit zurückziehen. Aber dieses chinesische Team erkannte, dass der Schritt, der das Ganze tötete, von kleinen Quantencomputern gelöst werden konnte. Also haben sie es getestet und es hat funktioniert.“

Schneier warnte auch davor, dass der Algorithmus auf a angewiesen ist Aktuelles Factoring-Papier verfasst von Peter Schnorr, wo sein Algorithmus gut mit kleinen Bits funktioniert, aber bei größeren Größen ohne greifbare Erklärung auseinanderfällt. „Wenn es also stimmt, dass das chinesische Papier von dieser Schnorr-Technik abhängt, die nicht skaliert, werden die Techniken in diesem chinesischen Papier auch nicht skaliert“, schrieb Schneier. 

„Im Allgemeinen besteht die kluge Wette darin, dass die neuen Techniken nicht funktionieren. Aber eines Tages wird diese Wette falsch sein.“

Quantencomputer sind auch durch Betriebsfaktoren wie Wärmeverluste und die Anforderung einer komplexen Kühlinfrastruktur von -273 °C (-459.4 °F) begrenzt. Daher ist die Anzahl der nominellen Qubits, die zum Invertieren kryptografischer Algorithmen erforderlich sind, wahrscheinlich weitaus höher als theoretische Schätzungen.

Obwohl Forscher dies noch nicht getan haben, könnte die Methodik theoretisch auf andere RSA-2048-Protokolle übertragen werden, die in der Informationstechnologie verwendet werden, wie HTTPS, E-Mail, Webbrowsing, Zwei-Faktor-Authentifizierung usw. Der Mitbegründer von Ethereum, Vitalik Buterin, erklärte dies zuvor Zu den langfristigen Zielen gehört es, die Blockchain quantenresistent zu machen. Theoretisch beinhaltet dies die Verzweigung des Netzwerks, um einen Verschlüsselungsalgorithmus höherer Ordnung zu verwenden, der größere Qubits zum Brechen erfordern würde.

Cointelegraph-Redakteur Jeffrey Albus hat zu dieser Geschichte beigetragen.