Der Austausch bereitet sich darauf vor, den Moment zu meistern, in dem ein echter Quantencomputer eintrifft und die Mathematik untergräbt, die Bitcoin schützt. Yehuda Lindell, der das Team für Kryptografie bei Coinbase leitet, sagte auf MARA Foundation TV, dass das Unternehmen auf eine Zeit vorbereite, in der die Signaturverfahren, die seine Vermögenswerte schützen, nicht mehr funktionieren. Das Ziel ist einfach: sicherzustellen, dass Coinbase auch nach dem Ausfall dieser Schutzsysteme weiterhin seine 250 Milliarden Dollar an institutionellen Vermögenswerten halten kann.
Das Problem ist, dass Quantencomputer eines Tages die Kryptografie hinter Bitcoins privaten Schlüsseln knacken könnten. Coinbase verwahrt im Auftrag von Institutionen, darunter BlackRock, rund 250 Milliarden Dollar. Der aktuelle Schutz, genannt Multi-Party Computation oder MPC, teilt private Schlüssel auf viele Geräte auf, so dass kein einzelnes Gerät den gesamten Schlüssel enthält. Das funktioniert gegen klassische Angriffe. Es ist unklar, ob dies gegen Quantenangriffe funktioniert.
Lindell sagte, das Unternehmen entwerfe seine post-quantensicheren Sicherheitsmaßnahmen so, dass sie unabhängig von dem Signaturverfahren sind, das Bitcoin in den kommenden Jahren übernehmen wird. „Es ist unwahrscheinlich, dass es ein einzelnes Signaturverfahren gibt, das jeder verwenden wird“, sagte er. „Das bedeutet, dass wir uns auf die unterschiedlichen Ergebnisse auf verschiedenen Blockchains vorbereiten und bereit sein müssen.“
Wie MPC heute funktioniert
MPC ist funktional Bitcoin-Multi-Signatur-Setups ähnlich. Unterschiedliche Parteien halten unterschiedliche „Anteile“ eines privaten Schlüssels, so dass mehrere Unterzeichner Transaktionen ausführen können, ohne die vollständigen privaten Schlüssel auf einem einzelnen Gerät anfällig zu machen. Bitcoins native Skriptsprache ermöglicht es Benutzern, Quorumregeln direkt auf der Kette durchzusetzen.
Eine bestimmte Menge kryptografischer Funktionen speist den Betrieb von MPC abseits der Blockchain, so dass kein einzelner Ort jemals den gesamten Schlüssel enthält. Stattdessen muss ein bestimmtes Quorum von Schlüsselanteilen zusammenkommen, um eine einzelne Transaktion zu signieren, wodurch ein einzelner Ausfallpunkt vollständig beseitigt wird.
Die gemeinsame arithmetische Struktur innerhalb der Schlüssel ist es, worauf MPC angewiesen ist. Bestimmte post-quanten-Signaturschemata verfügen nicht über diese Struktur. Hash-basierte Signaturen beispielsweise werden aufgrund des Fehlens der zugrunde liegenden mathematischen Grundlage, die eine traditionelle kryptografische Schlüsselaufteilung ermöglicht, davon ausgegangen, gegen Quantenbedrohungen standzuhalten. Es ist gerade dieses Fehlen mathematischer Struktur, das ihre Verwendung bei der Konstruktion von Infrastruktur für MPC erschwert.
„MPC-Freundlichkeit oder Nicht-MPC-Freundlichkeit macht einen sehr großen Unterschied“, erklärte Lindell. Während die Ausführung von MPC mit hash-basierten Signaturen bis vor Kurzem als unmöglich galt, forschen führende Kryptographen wie Dan Boneh aktiv an potenziellen Lösungen, wie im kürzlichen „PRAWNS“-Paper detailliert beschrieben. Da diese Forschung jedoch in einer hoch experimentellen Phase steckt, ist es noch unklar, ob ein praktikables, MPC-ähnliches Schema für hash-basierte Signaturen entwickelt werden kann.
Die Fallback-Architektur
Coinbase untersucht ein Fallback-Design, das auf programmierbaren Hardware Security Modulen (HSMs) basiert. Der Vorschlag sieht vor, private Schlüssel mit Post-Quantum-Kryptografie zu verschlüsseln und dann ausschließlich innerhalb eines physisch sicheren HSM wieder zusammenzusetzen. Die Idee ist, dass das Halten eines vollständigen Schlüssels an einem Ort – wenn auch nur kurzzeitig – als anfälliger gilt als traditionelles MPC.
Die physischen Side-Channel-Schutzmaßnahmen und die strengen Code-Upload-Kontrollen geben Lindell Vertrauen in das Setup, sagte er. Er beschrieb die Architektur als eine Kombination aus Post-Quantum-Schwellen-Entschlüsselung mit programmierbaren HSMs.
Das Forschungsrennen
Bis vor Kurzem wurde die Ausführung von MPC mit hash-basierten Signaturen als Unmöglichkeit angesehen, so Lindell. Kryptographen wie Dan Boneh forschen nun an möglichen Antworten, wie im neuesten „PRAWNS“-Paper beschrieben. Da diese Arbeit jedoch noch in ihren frühen Phasen steckt, gibt es noch keine Gewissheit, ob ein praktischer, MPC-ähnlicher Ansatz jemals für hash-basierte Signaturen entwickelt werden kann.
Coinbase hat Bedenken hinsichtlich des quantenresistenten Signaturschemas geäußert, das Bitcoin möglicherweise für sein Upgrade verwenden könnte. Diese Bedenken kommen von Wallet-Entwicklern, darunter Ledger CTO Charles Guillemet. Die Befürchtung ist, dass die für Bitcoin gewählte Methode nicht mit der MPC-Infrastruktur kompatibel sein könnte, die Coinbase bereits aufgebaut hat.
Lindells Komfortlevel
Obwohl der Zeitrahmen für die Fertigstellung der post-quantensicheren Sicherheitsmaßnahmen von Coinbase noch ungewiss ist, fügte Lindell hinzu, dass er nach Abschluss sagen könne: „Ich werde in der Lage sein, alles zu unterstützen.“ Wir haben nicht die Angst, dass eine Blockchain sich dafür entscheidet, etwas zu verwenden, das wir einfach nicht unterstützen können.
Coinbase baut sein Verwahrungsdesign so, dass es zu jedem Signaturschema passt, das Bitcoin wählt, unabhängig davon, ob dieses Schema gut mit MPC-Systemen zusammenarbeitet oder nicht. Die Fallback-HSM-Methode ist eine intelligente Möglichkeit, den unbekannten Weg zu handhaben, den Bitcoins endgültiges Signaturschema einschlagen wird.
Was das für Bitcoin bedeutet
Ein Quantencomputer, der in der Lage ist, Bitcoins private Schlüssel zu knacken, könnte Institutionen mit erheblichen Beständen verheeren. Die Gefahr ist real: Coinbase verwahrt im Auftrag solcher Organisationen, darunter BlackRock, rund 250 Milliarden Dollar.
Die Ironie besteht darin, dass die Architektur, die heute Coinbases Geld schützt – das MPC-Schlüsselaufteilungs-System – das erste sein könnte, was ein Quantencomputer knackt. Wenn Bitcoin auf ein Hash-basiertes Signaturschema umstellt, wird die derzeitige MPC-Infrastruktur, die den Vermögenswerten der Börse Schutz bietet, nutzlos. Der Fallback-HSM-Ansatz soll diese Lücke füllen, ist aber noch experimentell.
Das HSM-Design ist bereits gebaut, so Lindell, zusammen mit seinen Kontrollen und seinem Fallback-Pfad, wenn Bitcoins gewähltes Signaturschema MPC unterbricht. Was er nicht tut, ist, die Forschung für abgeschlossen zu erklären; stattdessen weist er auf das hin, was bereits erreicht wurde.
Kasten mit wichtigen Fakten
- 250 Milliarden Dollar: Wert der für Institutionen einschliesslich BlackRock verwahrten Vermögenswerte
- Yehuda Lindell: Coinbase Head of Cryptography
- Dan Boneh: Kryptograph, der MPC-ähnliche Schemata für Hash-basierte Signaturen erforscht
- „PRAWNS“: aktuelle Arbeit über Bonehs Forschung
- Isabel Foxen Duke: Moderatorin der MARA Foundation TV
- Charles Guillemet: CTO von Ledger
Vergleichstabelle
| Schema | MPC-freundlich | Aktueller Status |
|---|---|---|
| Traditionelle Kryptographie | Ja | Derzeit im Einsatz |
| Hash-basierte Signaturen | Nein | Sicher gegen Quantenrisiken, aber noch nicht mit MPC kompatibel ( |
| MPC mit hash-basierten Signaturen ( | Unbekannt ( | Forschung in Arbeit (PRAWNS) ( |
| Coinbase Fallback HSM ( | Unbekannt ( | Experimentelle Architektur ( |
Der Kontrast offenbart die zentrale Herausforderung, vor der Coinbase steht. Die signierungsmethode, die am besten gegen Quantencomputer geschützt ist, lässt sich am schlechtesten mit dem MPC-System integrieren, das derzeit Bitcoin schützt. Das Unternehmen setzt auf den Backup-HSM-Pfad, obwohl die Studie noch in einem frühen Stadium steckt. (
Dass Coinbase überhaupt darüber nachdenkt, ist ein Zeichen dafür, wie ernst der Konzern das Quantenrisiko nimmt. Es ist eine Sache, Quantenangriffe zu theoretisieren. Es ist eine andere, einen 250-Milliarden-Dollar-Backup-Plan für den Tag zu entwerfen, an dem sie eintreffen. (
Der Markt liest Lindells Selbstsicherheit als ein Zeichen dafür, dass Coinbase mit jedem Schema fertig werden kann, was einem Grund für institutionelle Investoren, sich zurückzuhalten, die Möglichkeit nimmt. Der HSM-Backup-Plan funktioniert als Sicherheitsnetz. Er ist zwar noch experimentell, aber er steht zur Verfügung. (
Die Tatsache, dass Coinbase Maßnahmen ergriffen hat, zeigt, dass Quantencomputer eine reale Gefahr darstellen. Sie sind nicht etwas, das nur in der Theorie existiert. (
Quellenmaterial: „Inside Coinbase’s $250 Billion Playbook for Post-Quantum Bitcoin Custody“, Decrypt. (
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