Können Quantencomputer Bitcoin knacken? Eine ehrliche Erklärung

Das Wichtigste in Kürze

• Kein heute existierender Quantencomputer kann Bitcoin knacken. Die Sorge gilt einer möglichen künftigen Maschine, die weit größer und zuverlässiger wäre als die heutigen.
• Der theoretisch gefährdete Teil ist das Signaturverfahren, das beweist, dass Sie einen Coin ausgeben dürfen. Das Hashing, das das Mining sichert und in vielen Adressen die öffentlichen Schlüssel abschirmt, ist deutlich weniger betroffen.
• Coins in Adressen, deren öffentlicher Schlüssel auf der Blockchain bereits sichtbar ist, sind am stärksten exponiert, ein weiterer Grund, Adressen nicht wiederzuverwenden.
• Die Fachleute sind sich sehr uneinig, wann oder ob überhaupt ein ausreichend großer Quantencomputer existieren wird. Dieser Artikel nennt keine Termine und macht keine Prognosen.
• Ein Fix ist im Prinzip möglich, aber ein dezentrales Netzwerk auf neue Kryptografie umzustellen, ist ein schwieriges Koordinationsproblem.

Könnte ein Quantencomputer Bitcoin knacken?

Theoretisch könnte ein ausreichend großer Quantencomputer Bitcoin-Signaturen fälschen und so Coins an sich nehmen, die jemand anderem gehören, aber keine heute existierende Maschine kommt dem auch nur nahe. Das Risiko ist als Forschungsfrage real und als praktische Frage ungelöst.

Ein Quantencomputer ist eine andere Art von Maschine, gebaut für bestimmte Probleme, die gewöhnliche Computer nicht praktikabel lösen können. Er beschleunigt nicht alles. Für einige wenige mathematische Probleme bieten bekannte Quantenalgorithmen jedoch enorme Beschleunigungen, und einige dieser Probleme sind genau die, die die Signaturen von Bitcoin schützen. Das Wort „theoretisch“ ist wichtig: Diese Algorithmen auf echte Schlüssel anzuwenden, würde eine Maschine mit vielen zuverlässigen, zusammenarbeitenden Bauteilen erfordern, und von einer solchen sind die heutigen Maschinen weit entfernt.

Viele ernstzunehmende Menschen beobachten das Feld, darunter Kryptografen und Bitcoin-Entwickler. Wie besorgt man sein sollte, sehen sie unterschiedlich, und die folgenden Abschnitte trennen, was gesichert ist, von dem, was umstritten ist. Um die Fachbegriffe nachzuvollziehen, erklärt Wie funktioniert Bitcoin? Blöcke, Miner und Schlüssel Schlüssel, Signaturen und Hashing in einfacher Sprache.

Welche Teile von Bitcoin sind gefährdet und welche nicht?

Das Signaturverfahren ist theoretisch der gefährdete Teil, das Hashing dagegen deutlich weniger. Bitcoin stützt sich auf zwei Arten von Kryptografie, und das Quantencomputing wirkt sich auf beide sehr unterschiedlich aus.

Signaturen. Wenn Sie Bitcoin ausgeben, beweisen Sie mit einer digitalen Signatur, dass Sie den privaten Schlüssel (Private Key) besitzen. Die Signaturen von Bitcoin beruhen auf Kryptografie mit elliptischen Kurven. Ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer, der einen bekannten Algorithmus ausführt, den Shor-Algorithmus, könnte im Prinzip aus einem öffentlichen Schlüssel (Public Key) den zugehörigen privaten Schlüssel berechnen. Damit könnte ein Angreifer Transaktionen als Besitzer signieren. Das ist die wichtigste theoretische Sorge.

Hashing. Mining und die Erzeugung von Adressen nutzen Hashfunktionen wie SHA-256. Quantencomputer bieten auch eine Beschleunigung bei der Suche nach Hashwerten, mit einem anderen Algorithmus, aber sie ist deutlich kleiner. Sie würde die Sicherheit der Hashes um weit weniger schwächen als der Bruch, der den Signaturen droht, und lässt sich durch längere Ausgaben ausgleichen. Deshalb gelten die Mining-Seite und das Hashing innerhalb von Adressen nicht als Schwachstelle.

Bitcoin-Mining von innen: ein Blick in eine Mining-Anlage erklärt, wie Hashing beim Mining eingesetzt wird.

Warum sind offengelegte öffentliche Schlüssel wichtig?

Offengelegte öffentliche Schlüssel sind wichtig, weil der Signaturangriff von einem öffentlichen Schlüssel ausgeht; Coins, deren öffentlicher Schlüssel bereits sichtbar ist, sind also die leichtesten Ziele. Ein öffentlicher Schlüssel ist die Zahl, die Ihre Wallet aus Ihrem privaten Schlüssel ableitet. Die meisten Adressen enthalten ihn nicht direkt. Stattdessen enthalten viele Adresstypen einen Hash des öffentlichen Schlüssels, und der öffentliche Schlüssel selbst wird erst offengelegt, wenn Sie von dieser Adresse ausgeben.

Sobald Sie ausgeben, erscheint der öffentliche Schlüssel auf der Blockchain, wo ihn jeder sehen kann. Verwenden Sie diese Adresse erneut und lassen weitere Bitcoin darin, liegt der Rest hinter einem Schlüssel, der nun öffentlich ist. Ein Quantenangreifer müsste nur aus dem öffentlichen den privaten Schlüssel berechnen. Einige sehr frühe Coins liegen in einem älteren Ausgabetyp, der den öffentlichen Schlüssel von Anfang an direkt auf der Blockchain ablegt. Auch der neuere Adresstyp Taproot veröffentlicht einen Schlüssel in der Ausgabe.

Deshalb ist die Wiederverwendung von Adressen schon aus Datenschutzgründen eine schlechte Gewohnheit, wie Was ist eine Bitcoin-Adresse? Arten, Wiederverwendung und Sicherheit erklärt. Eine neue Adresse für jede Zahlung hält Schlüssel bis zum Moment des Ausgebens verborgen, und das verkleinert das Zeitfenster der Offenlegung.

Wann könnte das geschehen? Die Fachleute sind uneins

Niemand weiß, wann ein Quantencomputer existieren könnte, der die Signaturen von Bitcoin brechen kann, und die Einschätzungen der Fachleute zum Zeitpunkt gehen weit auseinander. Manche Forscher halten es für eine ferne Aussicht oder bezweifeln, dass es je praktikabel wird. Andere nehmen es ernst genug, um schon jetzt vorzusorgen, denn Upgrades weit verbreiteter Systeme dauern viele Jahre, und heute verschlüsselte Daten könnten später angegriffen werden.

Die Gründe für die Uneinigkeit sind technisch. Quantencomputer werden leicht von ihrer Umgebung gestört, was Fehler verursacht, und diese Fehler zu korrigieren erfordert sehr viele zusammenarbeitende Bauteile. Wie schnell Ingenieure das überwinden und ob sie Maschinen der nötigen Größe überhaupt bauen können, ist ungewiss; jeder Zeitplan ist also eine Vermutung, und manche sind sicherer, als die Beweislage es hergibt.

Deshalb nennt dieser Artikel keine Termine. Seien Sie vorsichtig bei jedem, der das tut: Eine Schlagzeile, Bitcoin stehe kurz vor dem Bruch, ist ebenso unbegründet wie die Zusicherung, das Thema werde nie eine Rolle spielen. Vernünftig ist es, die Frage ernst zu nehmen, ohne in Panik zu geraten, und auf glaubwürdige Meldungen von Kryptografen und Normungsgremien zu achten. So hat zum Beispiel die US-Normungsbehörde NIST Standards für einige quantenresistente Algorithmen veröffentlicht, was zeigt, dass die gesamte Technikbranche an demselben Problem arbeitet.

Was würde ein quantenresistentes Bitcoin bedeuten?

Ein quantenresistentes Bitcoin bräuchte neue Signaturarten, die Quantencomputer nicht brechen können, sowie einen Weg für die Menschen, ihre Coins auf Adressen zu verschieben, die diese verwenden. Kryptografen haben solche Signaturverfahren entworfen, und es gibt sie in der Forschung und in Standards. Schwierig ist nicht, sie zu erfinden, sondern sie in einem Netzwerk einzusetzen, das keinen Eigentümer hat.

Bitcoin hat keinen zentralen Betreiber, der ein Update durchsetzen kann. Ein neuer Signaturtyp würde wahrscheinlich als optionales Upgrade eingeführt, das Node-Betreiber, Miner und Wallet-Hersteller jeweils übernehmen müssten. Dann müsste jeder Inhaber seine Coins auf den neuen Typ verschieben, mit einer Transaktion, die eine Gebühr kostet und Platz in den Blöcken belegt. Manche neuen Verfahren erzeugen außerdem größere Signaturen, was beeinflusst, wie viele Transaktionen in einen Block passen; es gibt also Zielkonflikte abzuwägen.

Die heiklere Frage betrifft Coins, die sich nie bewegen. Manche liegen in Wallets, deren Besitzer verschwunden sind oder deren Schlüssel verloren gingen, und diese lassen sich nicht migrieren. Was die Community mit ihnen tun sollte, wenn überhaupt etwas, ist eine schwierige Debatte, und es gibt keine vereinbarte Antwort. Dieselbe Schwierigkeit, sich auf Änderungen zu einigen, wird in Wie viele Bitcoin können noch gemint werden? Die 21-Millionen-Grenze erklärt im Zusammenhang mit der Obergrenze besprochen.

Was können Sie persönlich tun?

Als Einzelperson können Sie die Wiederverwendung von Adressen vermeiden und sich informiert halten, viel mehr ist heute nicht nötig. Praktische Schritte:

• Verwenden Sie für jede Zahlung eine neue Adresse. Die meisten Wallets tun das automatisch, und es hält Ihren öffentlichen Schlüssel verborgen, bis Sie ausgeben.
• Lassen Sie kein Guthaben in einer Adresse, von der Sie schon ausgegeben haben. Wenn Sie von einer Adresse ausgeben, verschieben Sie den Rest auf eine neue, was die meisten Wallets für Sie erledigen.
• Sichern Sie Ihre eigenen Schlüssel gut und bewahren Sie sie sicher auf, denn gewöhnlicher Diebstahl und Verlust sind weit wahrscheinlichere Gefahren als Quantenangriffe. Die Kraft der Selbstverwahrung: die eigenen Schlüssel besitzen behandelt Backups und sichere Aufbewahrung.
• Verfolgen Sie verlässliche Quellen. Sollte ein echter Migrationsweg entstehen, wird die Wallet-Software die Nutzer voraussichtlich durch ihn führen.

Übereilen Sie nichts bei unbekannten Produkten oder „quantensicheren“ Angeboten, denn sie sind ein häufiger Köder für Betrugsmaschen. Gelassenheit ist gerechtfertigt, und bei persönlichen Finanzentscheidungen kann eine qualifizierte Fachperson Sie entsprechend Ihrer Lage beraten. Wenn Sie noch die Grundlagen aufbauen, listet der Lernpfad Hier starten die wichtigsten Artikel der Reihe nach auf.

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• Was ist eine Bitcoin-Adresse? Arten, Wiederverwendung und Sicherheit: Adresstypen, Wiederverwendung und warum neue Adressen helfen.
• Wie funktioniert Bitcoin? Blöcke, Miner und Schlüssel: Schlüssel, Signaturen und Hashing in einfacher Sprache.
• Die Kraft der Selbstverwahrung: die eigenen Schlüssel besitzen: sichere Aufbewahrung und Backups für Ihre eigenen Schlüssel.
• Ist Bitcoin sicher? Die echten Risiken und die häufigsten Betrugsmaschen: die Risiken, die heute am meisten zählen.
• Öffentlicher und privater Schlüssel bei Bitcoin: was ist der Unterschied?: wie Schlüssel und Adressen zusammenhängen.