Warum Quantencomputing keine Bedrohung für Krypto darstellt… noch nicht

Quantum Computing hat in den letzten Jahren Bedenken hinsichtlich der Zukunft der Kryptowährung und der Blockchain-Technologie geweckt. Beispielsweise wird allgemein angenommen, dass hochentwickelte Quantencomputer eines Tages in der Lage sein werden, die heutige Verschlüsselung zu knacken, was die Sicherheit zu einem ernsthaften Problem für Benutzer im Blockchain-Bereich macht.

Das Kryptografisches SHA-256-Protokoll die für die Bitcoin-Netzwerksicherheit verwendet wird, ist derzeit von den heutigen Computern nicht zu knacken. Allerdings Experten erwarten dass Quantencomputer innerhalb eines Jahrzehnts in der Lage sein werden, bestehende Verschlüsselungsprotokolle zu brechen.

In Bezug darauf, ob Inhaber sich Sorgen machen sollten, dass Quantencomputer eine Bedrohung für die Kryptowährung darstellen, sagte Johann Polecsak, Chief Technology Officer der QAN-Plattform, einer Layer-1-Blockchain-Plattform, gegenüber Cointelegraph:

"Definitiv. Elliptische-Kurven-Signaturen – die heute alle großen Blockchains antreiben und die nachweislich anfällig für QC-Angriffe sind – werden brechen, was der EINZIGE Authentifizierungsmechanismus im System ist. Sobald es kaputt geht, wird es buchstäblich unmöglich sein, einen legitimen Wallet-Besitzer von einem Hacker zu unterscheiden, der eine Signatur davon gefälscht hat.“

Wenn die aktuellen kryptografischen Hash-Algorithmen jemals geknackt werden, bleiben digitale Vermögenswerte im Wert von Hunderten von Milliarden anfällig für Diebstahl durch böswillige Akteure. Trotz dieser Bedenken hat Quantencomputing jedoch noch einen langen Weg vor sich, bevor es zu einer tragfähigen Bedrohung für die Blockchain-Technologie wird. 

Was ist Quantencomputer?

Moderne Computer verarbeiten Informationen und führen Berechnungen mit „Bits“ durch. Leider können diese Bits nicht gleichzeitig an zwei Orten und in zwei unterschiedlichen Zuständen existieren.

Stattdessen können herkömmliche Computerbits entweder den Wert 0 oder 1 haben. Eine gute Analogie ist das Ein- oder Ausschalten eines Lichtschalters. Wenn also beispielsweise ein Bitpaar vorhanden ist, können diese Bits zu jedem Zeitpunkt nur eine der vier möglichen Kombinationen enthalten: 0-0, 0-1, 1-0 oder 1-1.

Aus pragmatischerer Sicht bedeutet dies, dass ein durchschnittlicher Computer wahrscheinlich einige Zeit in Anspruch nehmen wird, um komplizierte Berechnungen durchzuführen, nämlich solche, die jede mögliche Konfiguration berücksichtigen müssen.

Quantencomputer unterliegen nicht den gleichen Einschränkungen wie herkömmliche Computer. Stattdessen verwenden sie anstelle traditioneller Bits etwas, das als Quantenbits oder „Qubits“ bezeichnet wird. Diese Qubits können gleichzeitig in den Zuständen 0 und 1 koexistieren.

Wie bereits erwähnt, können zwei Bits gleichzeitig nur eine von vier möglichen Kombinationen enthalten. Ein einzelnes Qubit-Paar kann jedoch alle vier gleichzeitig speichern. Und mit jedem weiteren Qubit wächst die Zahl der möglichen Optionen exponentiell.

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Infolgedessen können Quantencomputer viele Berechnungen durchführen und gleichzeitig mehrere verschiedene Konfigurationen berücksichtigen. Betrachten Sie zum Beispiel die 54-Qubit-Sycamore-Prozessor die Google entwickelt hat. Es war in der Lage, eine Berechnung in 200 Sekunden abzuschließen, für die der leistungsstärkste Supercomputer der Welt 10,000 Jahre gebraucht hätte.

Einfach ausgedrückt sind Quantencomputer viel schneller als herkömmliche Computer, da sie Qubits verwenden, um mehrere Berechnungen gleichzeitig durchzuführen. Da Qubits außerdem einen Wert von 0, 1 oder beides haben können, sind sie viel effizienter als das binäre Bitsystem, das von aktuellen Computern verwendet wird.

Verschiedene Arten von Quantencomputing-Angriffen

Bei sogenannten Speicherangriffen versucht eine böswillige Partei, Bargeld zu stehlen, indem sie sich auf anfällige Blockchain-Adressen konzentriert, z. B. solche, bei denen der öffentliche Schlüssel der Brieftasche in einem öffentlichen Hauptbuch sichtbar ist.

Vier Millionen Bitcoin (BTC) oder 25 % aller BTC, sind angreifbar B. durch einen Quantencomputer, da Eigentümer nicht gehashte öffentliche Schlüssel verwenden oder BTC-Adressen wiederverwenden. Der Quantencomputer müsste leistungsfähig genug sein, um den privaten Schlüssel aus der ungehashten öffentlichen Adresse zu entschlüsseln. Wenn der private Schlüssel erfolgreich entschlüsselt wird, kann der böswillige Akteur das Geld eines Benutzers direkt aus seiner Brieftasche stehlen.

Allerdings Experten rechnen Sie mit der erforderlichen Rechenleistung Diese Angriffe durchzuführen, wäre millionenfach mehr als die aktuellen Quantencomputer, die weniger als 100 Qubits haben. Dennoch haben Forscher auf dem Gebiet der Quantencomputer die Hypothese aufgestellt, dass die Anzahl der verwendeten Qubits möglicherweise steigt erreichen 10 Millionen in den nächsten zehn Jahren.

Um sich vor diesen Angriffen zu schützen, müssen Krypto-Benutzer vermeiden, Adressen wiederzuverwenden oder ihre Gelder an Adressen zu verschieben, bei denen der öffentliche Schlüssel nicht veröffentlicht wurde. Das klingt theoretisch gut, kann sich aber für den Alltagsnutzer als zu mühsam erweisen.

Jemand mit Zugang zu einem leistungsstarken Quantencomputer könnte versuchen, Geld aus einer Blockchain-Transaktion im Transit zu stehlen, indem er einen Transit-Angriff startet. Da dies für alle Transaktionen gilt, ist der Umfang dieses Angriffs viel größer. Die Durchführung ist jedoch schwieriger, da der Angreifer sie abschließen muss, bevor die Miner die Transaktion ausführen können.

In den meisten Fällen hat ein Angreifer aufgrund der Bestätigungszeit in Netzwerken wie Bitcoin und Ethereum nicht mehr als ein paar Minuten Zeit. Hacker benötigen außerdem Milliarden von Qubits, um einen solchen Angriff durchzuführen, wodurch das Risiko eines Transitangriffs viel geringer ist als bei einem Speicherangriff. Nichtsdestotrotz sollten Benutzer dies immer noch berücksichtigen.

Der Schutz vor Übergriffen während des Transports ist keine leichte Aufgabe. Dazu ist es notwendig, den zugrunde liegenden kryptografischen Signaturalgorithmus der Blockchain auf einen umzustellen, der gegen einen Quantenangriff resistent ist.

Maßnahmen zum Schutz vor Quantencomputing

Es gibt noch viel zu tun mit Quantencomputing, bevor es als glaubwürdige Bedrohung für die Blockchain-Technologie angesehen werden kann. 

Darüber hinaus wird sich die Blockchain-Technologie höchstwahrscheinlich weiterentwickeln, um das Problem der Quantensicherheit anzugehen, bis Quantencomputer allgemein verfügbar sind. Es gibt bereits Kryptowährungen wie IOTA, die verwendet werden gerichteter azyklischer Graph (DAG) Technologie, die als quantenresistent gilt. Im Gegensatz zu den Blöcken, aus denen eine Blockchain besteht, bestehen gerichtete azyklische Graphen aus Knoten und Verbindungen zwischen ihnen. Somit nehmen die Aufzeichnungen von Kryptotransaktionen die Form von Knoten an. Dann werden die Aufzeichnungen dieser Austausche übereinander gestapelt.

Blockgitter ist eine weitere DAG-basierte Technologie, die quantenresistent ist. Blockchain-Netzwerke wie die QAN-Plattform nutzen die Technologie, um es Entwicklern zu ermöglichen, quantenresistente Smart Contracts, dezentrale Anwendungen und digitale Assets zu erstellen. Die Gitterkryptographie ist gegenüber Quantencomputern resistent, da sie auf einem Problem basiert, das ein Quantencomputer möglicherweise nicht einfach lösen kann. Das Name Zu diesem Problem gibt es das Kürzeste-Vektor-Problem (SVP). Mathematisch gesehen ist die SVP eine Frage zum Finden des kürzesten Vektors in einem hochdimensionalen Gitter.

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Es wird angenommen, dass das SVP aufgrund der Natur des Quantencomputings für Quantencomputer schwer zu lösen ist. Nur wenn die Zustände der Qubits vollständig ausgerichtet sind, kann das Superpositionsprinzip von einem Quantencomputer genutzt werden. Der Quantencomputer kann das Superpositionsprinzip nutzen, wenn die Zustände der Qubits perfekt aufeinander abgestimmt sind. Dennoch muss es auf konventionellere Berechnungsmethoden zurückgreifen, wenn die Zustände dies nicht sind. Infolgedessen wird es einem Quantencomputer sehr unwahrscheinlich gelingen, die SVP zu lösen. Deshalb ist die gitterbasierte Verschlüsselung sicher gegen Quantencomputer.

Sogar traditionelle Organisationen haben Schritte in Richtung Quantensicherheit unternommen. JPMorgan und Toshiba haben sich bei der Entwicklung zusammengetan Quantenschlüsselverteilung (QKD), eine Lösung, von der sie behaupten, dass sie quantenresistent ist. Durch den Einsatz von Quantenphysik und Kryptographie ermöglicht QKD es zwei Parteien, vertrauliche Daten auszutauschen und gleichzeitig jeden Versuch eines Dritten, die Transaktion zu belauschen, zu identifizieren und zu vereiteln. Das Konzept wird als potenziell nützlicher Sicherheitsmechanismus gegen hypothetische Blockchain-Angriffe angesehen, die Quantencomputer in Zukunft durchführen könnten.