Fremtidige trusler mod Bitcoin-sikkerhed
Fidelity Digital Assets advarer om, at fremtidige kvantecomputere kan være i stand til at udlede Bitcoins private nøgler fra eksponerede offentlige nøgler, hvilket truer sikkerheden af midlerne. Et foreslået hash-baseret signatursystem kunne styrke sikkerheden, selvom større signaturer ville reducere transaktionsgennemstrømningen og komplicere genopretningen af wallets.
Ifølge en analyse fra Fidelity Digital Assets, offentliggjort den 1. september, kan beskyttelsen af Bitcoins private nøgler i sidste ende kræve udskiftning eller supplementering. Kryptografisk relevante kvantecomputere (CRQCs) eksisterer i øjeblikket ikke, men tilstrækkeligt kapable systemer kunne underminere de matematiske antagelser, der sikrer transaktionsautorisation og dermed sætte midler i fare.
Transaktionsgennemstrømning og sikkerhed
Fidelity Digital Assets Research identificerede transaktionsgennemstrømning som en central begrænsning for enhver fremtidig Bitcoin-sikkerhedsopgradering:
“At minimere nøglestørrelsen for at bevare Bitcoins transaktionsgennemstrømning forbliver en nøglebekymring, selvom virkningen måske er mindre udtalt i betragtning af den nuværende tilstand af en næsten tom mempool.”
Private nøgler giver bitcoin-ejere mulighed for at autorisere transaktioner uden at stole på en mellemmand. Wallets bruger en privat nøgle til at producere en digital signatur, der beviser kontrol uden at afsløre den hemmelige nøgle. Dette forhold mellem private nøgler, offentlige nøgler og transaktionssignaturer danner grundlaget for Bitcoin-ejerskab og selvopbevaring.
Eksisterende signaturmetoder og kvantecomputere
De fleste standard Bitcoin-transaktioner bruger Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) eller Schnorr-signaturer. Schnorr-signaturer blev tilgængelige gennem Taproot, hvor Bitcoin Improvement Proposal 340 specificerer Schnorr-signaturer, og BIP 341 etablerer Taproots forbrugsregler. BIP 341 blev tildelt i januar 2020, før opgraderingen blev aktiveret i 2021.
Begge ordninger er afhængige af vanskeligheden ved at løse det elliptiske kurves diskrete logaritmeproblem med klassiske computere. En tilstrækkeligt kraftfuld kvantecomputer, der kører Shor’s algoritme, kunne løse dette problem og udlede private nøgler fra de tilsvarende offentlige nøgler.
Forskning i kvante-modstandsdygtige signaturer
Forskning har reduceret nogle estimater for de ressourcer, der er nødvendige for at angribe elliptisk kurve kryptografi, hvilket bringer Bitcoin kvante-sikkerhedsdebatten i større fokus, selvom eksisterende kvantesystemer stadig er langt under kryptografisk relevant kapacitet. Forskere evaluerer kvante-modstandsdygtige signatursystemer, der er baseret på hash-funktioner snarere end elliptisk kurve kryptografi.
SHRINCS udkast specifikationen kombinerer en kompakt stateful signatursti med en større stateless fallback. Dens nuværende design specificerer en 48-byte offentlig nøgle, stateful signaturer, der spænder fra 548 til 4.619 bytes, og en 5.777-byte stateless signatur. Den stateful sti kræver, at signeringsenheder sporer, hvilke engangssignaturnøgler der allerede er blevet brugt.
Tabt eller beskadiget tilstand forhindrer wallet i sikkert at fortsætte gennem den sti, mens SHRINCS’ fallback trækker på algoritmer fra National Institute of Standards and Technology’s SLH-DSA standard, offentliggjort den 13. august 2024. Den stateless alternativ bevarer adgangen, men forbruger væsentligt mere blokplads.
Fremtidige opgraderinger og samarbejde
Fidelity Digital Assets Research beskrev, hvordan en fremtidig kvante-modstandsdygtig Bitcoin-opgradering kunne imødekomme forskellige sikkerhedskrav:
“SHRINCS repræsenterer en potentiel vej fremad som en nyligt formaliseret BIP. Dog antyder Bitcoins tekniske begrænsninger og de ineffektiviteter, der er forbundet med større kvante-modstandsdygtige signaturer, at en fremtidig løsning måske ligner Bitcoins nuværende tilstand.”
Bitcoins eksisterende signaturer forbliver langt mindre end førende post-kvante alternativer, hvilket skaber en direkte afvejning mellem fremtidig sikkerhed og netværkskapacitet. Større signaturer ville forbruge mere blokplads, hæve transaktionsomkostningerne under perioder med overbelastning og begrænse, hvor mange overførsler minearbejdere kunne bekræfte.
Andre vurderinger har fundet, at nogle kvante-sikre signatursystemer kunne udvide transaktionsdataene markant. Implementering af SHRINCS eller et andet kvante-modstandsdygtigt system ville kræve nye konsensusregler, potentielt gennem en bagudkompatibel soft fork. Wallet-udbydere, minearbejdere, nodeoperatører, børser og opbevaringssteder ville også skulle støtte overgangen.
Fidelity sluttede sig til otte andre finansielle og kryptovaluta-virksomheder i juli for at finansiere et $15 millioner Bitcoin-sikkerhedsinitiativ, der inkluderer kvante-modstandsdygtig forskning. Fidelity, en finansiel gigant, der overvåger $7,1 trillioner i forvaltede aktiver, er trådt ind i Washingtons intensiverede kryptodebat ved at opfordre senatorer til at tage handling.
