Veröffentlicht: 15.02.2018

Bitcoin Quantencomputer

Was ist ein Bitcoin Quantencomputer

Bitcoin Quantencomputer – Quantencomputer stellen bedrohliche Risiken für die Bitcoin Sicherheit dar. Die gewaltige Rechenleistung von Quantencomputern wird die Bitcoin-Sicherheit innerhalb von 10 Jahren sprengen können, sagen Sicherheitsexperten.

Bitcoin erobert die Welt im Sturm. Die dezentrale digitale Währung ist eine sichere Zahlungsplattform, die jeder nutzen kann. Es ist frei von staatlichen Eingriffen und wird von einem offenen Peer-to-Peer-Netzwerk betrieben.

Diese Unabhängigkeit ist einer der Gründe, warum Bitcoin so populär geworden ist und sein Wert steil ansteigt. Anfang 2017 war ein einzelner Bitcoin rund 1.000 Dollar wert. Bis November 2017 war die Kryptowährung auf rund 7.000 US-Dollar angestiegen.

In der Tat beläuft sich der Gesamtwert des Kryptowährungsmarktes zu verschiedenen Zeiten durchschnittlich auf 250 Milliarden Dollar.

Ein entscheidendes Merkmal von Bitcoin ist seine Sicherheit. Bitcoins haben zwei wichtige Sicherheitsmerkmale, die verhindern, dass sie gestohlen oder kopiert werden. Beide basieren auf kryptografischen Protokollen, die nur schwer zu knacken sind.

Mit anderen Worten nutzen sie mathematische Funktionen wie die Faktorisierung, die in der einen Richtung leicht, in der anderen aber schwer sind – zumindest für einen gewöhnlichen klassischen Computer.

Ein Problem am Horizont – Bitcoin Quantencomputer

Aber es gibt ein Problem am Horizont. Quantencomputer können diese Probleme leicht lösen. Und die ersten Quantencomputer sind derzeit in der Entwicklung.

Das wirft eine dringende Frage auf: Wie sicher ist Bitcoin für die Art von Quantenangriff, der in den nächsten Jahren möglich sein wird?

Heute bekommen wir eine Antwort dank der Arbeit von Divesh Aggarwal an der National University of Singapore und ein paar seiner Kollegen. Diese Jungs haben die Bedrohung von Bitcoin durch Quantencomputer studiert und sagen, dass die Gefahr real und unmittelbar ist.

Zuerst etwas Hintergrundwissen. Bitcoin-Transaktionen werden in einem verteilten Hauptbuch gespeichert, in dem alle Transaktionen zusammengefasst werden, die in einem bestimmten Zeitraum (in der Regel etwa 10 Minuten) ausgeführt werden.

Diese Sammlung, die als Block bezeichnet wird, enthält auch einen kryptografischen Hash des vorherigen Blocks, der einen kryptografischen Hash des vorherigen enthält und so weiter in einer Kette. Daher der Begriff Blockchain.

(Ein Hash ist eine mathematische Funktion, die eine Menge von Daten beliebiger Länge in eine Menge spezifischer Länge umwandelt.)

Funktion von Bitcoin Quantencomputer Angriffen

Der neue Block muss außerdem eine Zahl enthalten, die als Nonce bezeichnet wird und eine spezielle Eigenschaft besitzt. Wenn diese Nonce mit dem Inhalt des Blocks gehashed oder mathematisch kombiniert wird, muss das Ergebnis kleiner als ein bestimmter Zielwert sein.

Angesichts des Nonce und des Blockinhalts ist dies einfach zu zeigen, was es jedem erlaubt, den Block zu überprüfen. Aber das Generieren der Nonce ist zeitaufwendig, da der einzige Weg dazu Brute Force ist – Zahlen nacheinander zu versuchen, bis eine Nonce gefunden wird.

Dieser Prozess der Suche nach einem Nonce, genannt Mining, wird mit Bitcoins belohnt. Das Mining ist so rechenintensiv, dass die Aufgabe normalerweise auf viele Computer aufgeteilt wird, die sich die Belohnung teilen – so auch der Bitcoin Quantencomputer.

Der Block wird dann auf dem verteilten Hauptbuch platziert und nach der Validierung in die Blockchain integriert. Die Miner beginnen dann mit der Arbeit am nächsten Block.

Gelegentlich finden zwei Mining-Gruppen unterschiedliche Nonces und deklarieren zwei unterschiedliche Blöcke. Das Bitcoin-Protokoll besagt, dass in diesem Fall der Block, an dem mehr gearbeitet wurde, in die Kette aufgenommen und der andere verworfen wird.

Dieser Prozess hat eine Achillesferse. Wenn eine Gruppe von Minern mehr als 50 Prozent der Rechenleistung im Netzwerk kontrolliert, kann sie Blöcke immer schneller generieren als die anderen 49 Prozent. In diesem Fall steuern sie effektiv den Ledger.

Wenn die Absichten des Bitcoin Quantencomputer bösartig sind, können sie Bitcoins zweimal ausgeben, indem sie Transaktionen löschen, sodass sie niemals in die Blockchain aufgenommen werden. Die anderen 49 Prozent der Miner werden nicht klüger, weil sie den Miningprozess nicht überwachen können.

Böswillige Absichten mit Bitcoin Quantencomputer

Dies schafft eine Chance für einen böswilligen Besitzer eines Quantencomputers, der als Bitcoin-Miner eingesetzt wird. Wenn diese Rechenleistung die Schwelle von 50 Prozent überschreitet, kann sie tun, was sie will.

So untersuchen Aggarwal und Co speziell die Wahrscheinlichkeit, dass ein Quantencomputer im Netzwerk zu mächtig wird. Sie betrachten die projizierten Taktraten von Quantencomputern in den nächsten 10 Jahren und vergleichen diese mit der wahrscheinlichen Leistung konventioneller Hardware.

Ihre Schlussfolgerung wird für die Bitcoin-Miner auf der ganzen Welt eine Erleichterung sein. Aggarwal und Co sagen, dass das meiste Mining durch anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) von Unternehmen wie Nvidia erfolgt. Diese Hardware wird wahrscheinlich einen Geschwindigkeitsvorteil gegenüber Quantencomputern in den nächsten 10 Jahren beibehalten.

„Wir stellen fest, dass der von Bitcoin verwendete Arbeitsnachweis in den nächsten 10 Jahren relativ widerstandsfähig gegenüber einer wesentlichen Beschleunigung durch Quantencomputer ist, hauptsächlich weil spezialisierte ASIC-Miner extrem schnell im Vergleich zur geschätzten Taktrate von Kurzzeit-Quantencomputern sind“, sagte er.

Eine andere Bedrohung durch Bitcoin Quantencomputer

Aber es gibt eine andere Bedrohung, die viel besorgniserregender ist. Bitcoin verfügt über eine weitere kryptografische Sicherheitsfunktion, um sicherzustellen, dass nur der Besitzer eines Bitcoins es ausgeben kann. Sie basiert auf der gleichen Mathematik, die für Public-Key-Verschlüsselungsschemata verwendet wird.

Die Idee ist, dass der Besitzer zwei Zahlen generiert – einen privaten Schlüssel, der geheim ist und einen öffentlichen Schlüssel, der veröffentlicht wird. Der öffentliche Schlüssel kann leicht aus dem privaten Schlüssel generiert werden, aber nicht umgekehrt.

Eine Signatur kann verwendet werden, um zu verifizieren, dass der Besitzer den privaten Schlüssel enthält, ohne den privaten Schlüssel zu offenbaren, wobei eine Technik verwendet wird, die als Signaturschema für eine elliptische Kurve bekannt ist.

Auf diese Weise kann der Empfänger verifizieren, dass der Besitzer den privaten Schlüssel besitzt und somit das Recht hat, den Bitcoin auszugeben.

Die einzige Möglichkeit, dieses System des Bitcoin Quantencomputer zu betrügen, besteht darin, den privaten Schlüssel mit dem öffentlichen Schlüssel zu berechnen, was bei herkömmlichen Computern extrem schwierig ist. Aber mit einem Quantencomputer es relativ einfach ist.

Fazit zu Bitcoin Quantencomputer

Und so stellen Quantencomputer ein erhebliches Risiko für Bitcoin dar. „Das von Bitcoin verwendete elliptische Kurven-Signatur-Schema ist wesentlich gefährdeter und könnte bereits 2027 von einem Quantencomputer vollständig umgangen werden“, so Aggarwal und Co.

In der Tat stellen Bitcoin Quantencomputer ein ähnliches Risiko für alle Verschlüsselungsschemata dar, die eine ähnliche Technologie verwenden, die viele gebräuchliche Formen der Verschlüsselung umfasst.

Es gibt Public-Key-Schemata, die resistent gegen Angriffe von Quantencomputern sind. So ist es denkbar, dass die Bitcoin-Protokolle überarbeitet werden könnten, um das System sicherer zu machen. Aber das ist jetzt nicht geplant.

Bitcoin ist keine Kontroverse. Es hat verschiedene Stürme über seine Sicherheit überlebt. Aber das ist keine Garantie dafür, dass es in Zukunft gut gehen wird. Eines ist sicher: Der Veränderungsdruck wird zunehmen, wenn in den nächsten Jahren die ersten leistungsfähigen Quantencomputer online gehen.

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