Es könnte nur eine Frage der Zeit sein, bis Quantencomputer die kryptografischen Schlüssel knacken, die sensible Daten und Kryptowährungen in Blockchain-Netzwerken unterstützen. Das Quantensoftwareunternehmen Cambridge Quantum (CQ) behauptet, eine „quantensichere“ Methode entwickelt zu haben, die jede Blockchain in Zukunft schützen kann, indem sie das System unverwundbar für Quantenangriffe macht.
CQ ist eine Partnerschaft mit der Interamerikanischen Entwicklungsbank (IDB) und ihrem Innovationslabor IDB Lab eingegangen, das aktiv in die Blockchain-Technologie investiert hat, um sozioökonomische Anwendungen in Lateinamerika und der Karibik zu unterstützen.
Insbesondere hat IDB LACchain entwickelt, eine Blockchain-Plattform, die von mehr als 50 Organisationen in der Region für Anwendungsfälle verwendet wird, die von grenzüberschreitenden E-Geld-Zahlungen bis zum Datenaustausch zwischen Zollbehörden in verschiedenen Ländern reichen.
Eisen Brücke
CQ implementierte eine Quantensicherheitsschicht für die LACchain-Kette, die das System vor zukünftigen Quantencomputern schützt. Zu diesem Zweck hat CQ seine kommerzielle Plattform zum Schutz vor Quantenbedrohungen namens IronBridge auf LACchain veröffentlicht.
Die Anfälligkeit von Blockchain für Quantencomputer ergibt sich aus seiner starken Abhängigkeit von Kryptografie. Diese Technologie, auch „Distributed Ledger“ genannt, ist im Wesentlichen ein Computersystem, in dem Informationen in einem Netzwerk von Teilnehmern auf sichere Weise aufgezeichnet, geteilt und synchronisiert werden. Das System wird dynamisch durch Nachrichten aktualisiert, die als Transaktionen bezeichnet werden, und jeder Teilnehmer kann eine verifizierte Kopie des aktuellen Zustands des Systems und die vollständige Historie seiner Transaktionen haben.
Damit diese Art von dezentralisiertem Datenaustauschsystem funktioniert, sind strenge Sicherheitsprotokolle erforderlich – nicht nur zum Schutz der oft sensiblen Blockchain-Informationen und -Kommunikation, sondern auch zur Bestätigung der Identität der Teilnehmer, beispielsweise durch digitale Signaturen.
Diese Protokolle stützen sich vorerst auf klassische kryptografische Schlüssel, die Informationen für andere als die beabsichtigten Empfänger in unlesbaren Brei verwandeln. Verschlüsselungsschlüssel werden zum Verschlüsseln von Daten verwendet – Daten, die wiederum nur von jemandem gelesen werden können, der über den richtigen Schlüssel zum Entschlüsseln der Nachricht verfügt.
Quantencomputer, eine aufstrebende Technologie
Somit hängt die Stärke der Verschlüsselung von der Schwierigkeit ab, die der böswillige Akteur beim Entschlüsseln des Schlüssels hat. Um die Aufgabe von Hackern zu erschweren, verlassen sich Sicherheitsprotokolle derzeit auf Algorithmen wie RSA oder den Algorithmus für digitale Signaturen, um so komplexe wie mögliche Verschlüsselungsschlüssel zu generieren.
Aus diesem Grund sind die meisten aktuellen Verschlüsselungsprotokolle schwer zu entschlüsseln, zumindest mit einem herkömmlichen Computer. Aber Quantencomputer, die eines Tages über exponentielle Rechenleistung verfügen sollten, könnten am Ende alle Sicherheitsschlüssel knacken, die von etablierteren klassischen Algorithmen erstellt wurden.
Quantencomputer sind noch eine aufstrebende Technologie, und sie sind noch nicht ausgereift genug, um Geheimnisse zu lüften. Wissenschaftler haben jedoch bereits einige Quantenalgorithmen identifiziert, einschließlich des Shore-Algorithmus, die möglicherweise das Potenzial haben, aktuelle Sicherheitsprotokolle zu brechen.
Quantencomputer stellen daher eine Bedrohung für Blockchain-Sicherheitsprozesse wie digitale Signaturen dar, sagt Alexander Lvovsky, Professor am Department of Physics der University of Oxford. „Durch die Verwendung von Schurrs Algorithmus kann ein Quantenangreifer den privaten Schlüssel eines Benutzers basierend auf seiner signierten Nachricht berechnen, was mit klassischen Computern unmöglich ist, und sich auf diese Weise als den Teil ausgeben, den er will“, sagte Alexander Lvovsky gegenüber ZDNet.
Post-Quanten-Verschlüsselung
Quantencomputer in den Händen von Hackern könnten schwerwiegende Folgen für die derzeit gespeicherten kritischen Informationen haben. Beispielsweise befinden sich Hunderte von Milliarden Dollar in Kryptowährungen in den Blockchain-Hauptbüchern, und das Weltwirtschaftsforum schätzt, dass bis 2027 10 % des BIP in der Blockchain gespeichert werden könnten. Diese Angriffe könnten eines Tages durch Quantenangriffe bedroht werden. Eine aktuelle Analyse von Deloitte schätzt, dass ein Viertel aller Bitcoins durch einen Quantenangriff gestohlen werden könnten, was sich derzeit auf mehr als 40 Milliarden US-Dollar beläuft.
Daher haben sich CQ und IDB zusammengetan, um die sogenannte „Post-Quanten-Kryptographie“ auf der Blockchain zu veröffentlichen – eine Form der Kryptographie, die für eine Welt geeignet ist, in der Quantencomputer nicht mehr der Zukunft angehören.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, mit Quanten-Postchiffren umzugehen, aber im Grunde drehen sich alle Ansätze darum, Verschlüsselungsschlüssel schwieriger zu knacken, selbst für Quantencomputer. Dies erfordert eine Extraportion Zufälligkeit. Ein zufällig generierter Schlüssel ist tatsächlich schwieriger zu entziffern als ein Schlüssel, der das Produkt eines mathematischen Prozesses ist – der von einem leistungsstarken Computer rückentwickelt werden kann.
Und während klassische Algorithmen auf Mathematik basieren, können Quantencomputer eine spezielle nicht-deterministische Eigenschaft der Quantenmechanik ausnutzen, um diese echte Zufälligkeit zu erzeugen. CQ hat sich diese Eigenschaft zunutze gemacht, um die IronBridge-Plattform zu schaffen, die sich diese Quantenprozesse zunutze macht, um Zufallszahlen und hochsichere kryptografische Schlüssel zu generieren. IronBridge wurde in der LACchain-Kette erfolgreich eingesetzt, um die Kommunikation sowie sichere digitale Signaturen zu schützen. „Die LACchain-Blockchain war ein ideales Ziel für die von unserer IronBridge-Plattform generierten Switches“, sagt Duncan Jones, Director of Quantum Cyber Security bei CQ. „Nur Schlüssel, die aus zertifizierter Quantenentropie generiert werden, können der Bedrohung durch Quantencomputing standhalten.“
Ein Angriff auf die nationale Sicherheit?
CQ hat IronBridge als „Layer 2“-Dienst bereitgestellt, was bedeutet, dass es auf der ursprünglichen LACchain-Blockchain-Architektur aufsetzt und somit an andere Systeme angepasst werden kann.
Obwohl große Quantencomputer noch in weiter Ferne liegen, dürfte die Ankündigung die Bedenken der Blockchain-Nutzer adressieren. Ob in fünf, zehn oder fünfzehn Jahren, ein Quantencomputer kann die Sicherheitsprotokolle brechen, die derzeit Informationen schützen, was bedeutet, dass sensible Informationen, die derzeit in der Blockchain gespeichert sind, immer noch Gefahr laufen, in Zukunft kompromittiert zu werden.
„Die Sicherheit, die derzeit in den meisten Blockchains verwendet wird, ist anfällig für einen Quantenangriff“, sagte Eitan Parmes, Quantenspezialist bei Deloitte, gegenüber ZDNet. Niemand weiß, wann diese Angriffe möglich werden. Schätzungen gehen von fünfunddreißig Jahren aus. Andererseits wird der Übergang zu einer quantitativ sicheren Lösung voraussichtlich auch Jahre dauern, sodass das Ignorieren des Problems ein unnötiges Risiko darstellt. »
Regierungen auf der ganzen Welt bemühen sich auch um die Entwicklung von Post-Krypto-Protokollen, da die Besorgnis wächst, dass Verteidigungs- und nationale Sicherheitsinformationen eines Tages von Quantencomputern preisgegeben werden könnten. In den Vereinigten Staaten untersucht die National Security Agency derzeit eine Reihe von Algorithmen, die die Widerstandsfähigkeit von kryptografischen Schlüsseln verbessern können.
Quelle: ZDNet.com