Coinbase hat Bitcoin-Entwickler dazu aufgefordert, mit den Vorbereitungen auf Bedrohungen durch Quantencomputer zu beginnen, und warnte in einem technischen Papier vom 13. Oktober, dass die Aktualisierung der Sicherheit der Kryptowährung mehrere Jahre dauern könnte.
Zusammenfassung
- Coinbase hält etwa 5 % der existierenden Bitcoin und empfiehlt frühzeitige Vorbereitungen gegen zukünftige Quantenbedrohungen.
- Der Übergang von Bitcoin zu quantenresistenter Sicherheit könnte laut dem technischen Papier von Coinbase mehrere Jahre dauern.
- Coinbase identifizierte BIP-360 und P2TRv2 als flexible Designs für die Einführung zukünftiger quantenresistenter Signatursysteme.
- Das Unternehmen schlug Hybrid-Wallets vor, die bestehende Bitcoin-Signaturen neben zukünftigen Post-Quanten-Authentifizierungsmethoden unterstützen.
- Coinbase forderte Entwickler auf, ruhende Bitcoin und verlorene private Schlüssel getrennt von technischen Upgrades zu behandeln.
Coinbase veröffentlichte seine Empfehlungen am Dienstag und skizzierte, wie Bitcoin schrittweise quantenresistente digitale Signaturen einführen könnte, während bestehende Wallets und institutionelle Bestände geschützt werden. Das Unternehmen, das nach eigenen Angaben etwa 5 % aller existierenden BTC in Verwahrung hält, forderte flexible Transaktionsdesigns, stärkere Wallet-Schutzmaßnahmen und einen Migrationsprozess, der nicht davon abhängt, jeden Streit über ältere Coins beizulegen.
Coinbase warnt, dass Quantensicherheits-Upgrades für Bitcoin Jahre dauern könnten
In seinem Papier vom 13. Oktober erklärte Coinbase, dass Bitcoins Weg zu quantenresistenter Sicherheit mehr umfasst als die Einführung eines neuen digitalen Signaturalgorithmus. Entwickler müssen Transaktionsgebühren, Netzkapazität, Wallet-Kompatibilität und die Fähigkeit von Bitcoin-Knoten berücksichtigen, Transaktionen unabhängig zu verifizieren.
Das Unternehmen warnte, dass Konsensänderungen und Wallet-Migrationen oft Jahre der Planung und Koordination erfordern. Es ermutigte Entwickler, mit den Vorbereitungen zu beginnen, bevor Forscher einen Quantencomputer demonstrieren, der leistungsfähig genug ist, um Bitcoins bestehende kryptografische Signaturen zu brechen.
Bitcoin stützt sich derzeit auf Elliptische-Kurven-Kryptografie, einschließlich ECDSA- und Schnorr-Signaturen, um Transaktionen zu autorisieren. Ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer könnte theoretisch private Schlüssel aus offengelegten öffentlichen Schlüsseln ableiten, wodurch ein Angreifer Gelder ohne Autorisierung ausgeben könnte.
Der Vorschlag behauptet nicht, dass eine solche Maschine derzeit existiert oder dass Bitcoins kryptografische Schutzmaßnahmen gebrochen wurden. Coinbase beschrieb die Bedrohung als eine zukünftige Möglichkeit, die Vorbereitung erfordert, bevor die notwendige Technologie verfügbar wird.
Das Unternehmen hat bereits begonnen, seine eigenen Verwahrungssysteme auf Post-Quanten-Sicherheit vorzubereiten. Zu seinen Arbeiten gehören Diskussionen mit Bitcoin-Forschern, technische Beiträge zu Open-Source-Projekten und die Teilnahme am Bitcoin Security Consortium.
Frühere Coinbase-Forschung zu Bitcoin-Quantenrisiken forderte, mit der Migrationsplanung zu beginnen, bevor ein praktischer Quantenangreifer auftaucht. Der unabhängige Beirat des Unternehmens unterstützte die Entwicklung von Schutztechnologien, überließ jedoch Entscheidungen über unzugängliche oder aufgegebene Gelder dem Governance-Prozess von Bitcoin.
Coinbases Oktober-Veröffentlichung bringt diese Diskussion voran, indem sie technische Anforderungen für Wallets, Transaktionsformate und institutionelle Verwahrung identifiziert. Das Unternehmen betonte, dass seine Empfehlungen Beiträge zu einem laufenden Entwicklungsprozess bleiben und keine endgültige Entscheidung über das zukünftige Sicherheitsdesign von Bitcoin darstellen.
Coinbase unterstützt BIP-360 und flexible Bitcoin-Wallets
Unter den vorgeschlagenen technischen Ansätzen identifizierte Coinbase BIP-360 und P2TRv2 als Designs, die für den Übergang von Bitcoin in Betracht gezogen werden sollten. Beide zielen darauf ab, flexible Transaktionsstrukturen bereitzustellen, die neue digitale Signatursysteme aufnehmen könnten.
BIP-360 führt Pay-to-Merkle-Root, oder P2MR, ein, einen vorgeschlagenen Transaktionsausgabetyp, der von Bitcoins bestehender Taproot-Architektur abgeleitet ist. Das Design entfernt Taproots Key-Path-Ausgabeoption, die einen öffentlichen Schlüssel offenlegt, der für einen ausreichend leistungsstarken Quantencomputer angreifbar werden könnte.
Die offizielle BIP-360-Spezifikation beschreibt P2MR als eine vorgeschlagene Soft-Fork-Änderung, die vor Langzeitangriffen mit öffentlichen Schlüsseln schützen soll. Sie führt nicht unabhängig einen Post-Quanten-Signaturalgorithmus ein oder verhindert jeden möglichen Quantenangriff. Der Vorschlag hat weiterhin Entwurfsstatus.
Coinbase schlug vor, dass ein flexibles Ausgabedesign es Entwicklern ermöglichen könnte, kryptografische Algorithmen einzuführen oder zu ersetzen, ohne jedes Mal Bitcoins Transaktionsstruktur neu zu gestalten. Eine solche Flexibilität würde klare Regeln für Transaktionsverifizierung, Ausgabeberechtigungen und Signaturidentifikation erfordern.
Das Unternehmen empfahl speziell die Prüfung von Post-Quanten-Signaturalgorithmen einschließlich ML-DSA, SLH-DSA und FN-DSA, sobald die relevanten Standards verfügbar sind. Es identifizierte SHRINCS, ein vorgeschlagenes kompaktes hash-basiertes Signaturdesign, als weiteren Kandidaten, der weitere Bewertung erfordert.
Laut Coinbase sollten Entwickler die Größe von Signaturen, Verarbeitungsgeschwindigkeit, Transaktionsgebühren und Hardware-Kompatibilität bewerten, bevor sie einen Ansatz wählen. Größere Signaturen könnten den Blockplatzbedarf erhöhen und die Transaktionskosten während einer großen Migration steigern.
Frühere BIP-360-Tests in einem Bitcoin-Quanten-Testnetz demonstrierten experimentelle P2MR-Transaktionen. Im März berichtete BTQ Technologies über Unterstützung für Adresserstellung, Finanzierung, Signierung und Transaktionsbestätigung in seinem Testnetz. Die Implementierung stellte keine Aktivierung von BIP-360 im Bitcoin-Mainnet dar.
Bitcoin-Wallets könnten alte und neue Signaturen unterstützen
Für die Migration selbst empfahl Coinbase die Bewertung eines phasenweisen Systems, das es Bitcoin-Nutzern ermöglicht, stärkere Schutzmaßnahmen zu übernehmen, bevor ältere Signaturen eingestellt werden.
Ein möglicher Ansatz beinhaltet eine Hybrid-Wallet mit zwei alternativen Ausgabemethoden. Nutzer könnten Transaktionen durch bestehende ECDSA- oder Schnorr-Signaturen autorisieren, während ein separater Post-Quanten-Schlüssel einen weiteren Ausgabepfad bieten würde.
Coinbase beschrieb diese Anordnung als eine mögliche 1-von-2-Konstruktion. Das Design könnte es Nutzern ermöglichen, sich in Richtung quantenresistenter Sicherheit zu bewegen, ohne darauf zu warten, dass Entwickler jedes Detail einer zukünftigen Richtlinie für ältere Bitcoin-Signaturen klären.
Das Unternehmen schlug vor, Post-Quanten-only-Ausgaben für frühe Anwender zu bewerten, zusammen mit Mechanismen, die darauf abzielen, die Exposition öffentlicher Schlüssel während Transaktionen zu reduzieren. Mögliche zukünftige Einschränkungen für Zahlungen an ältere Adresstypen würden eine separate Betrachtung erfordern.
Institutionelle Verwahrung schafft weitere Anforderungen. Coinbase sagte, dass neue Signatursysteme mit Multiparty Computation, oder MPC, kompatibel bleiben sollten, einer Sicherheitstechnik, die es mehreren Parteien oder Systemen ermöglicht, an kryptografischer Signierung teilzunehmen.
Coinbase äußerte besondere Besorgnis über zustandsbehaftete Signaturalgorithmen, die erfordern, dass Systeme Informationen über Signiervorgänge hinweg verfolgen. Die Wiederverwendung des Signierzustands kann Sicherheitsschwächen erzeugen, einschließlich potenzieller Signaturfälschung.
Laut dem Papier betreiben große Verwahrer Signierinfrastruktur über mehrere Server und Standorte hinweg. Die Koordinierung zustandsbehafteter Signaturen über diese Systeme hinweg könnte operationelle Schwierigkeiten verursachen, wenn Aufzeichnungen verloren gehen, dupliziert oder falsch wiederhergestellt werden.
Das Unternehmen empfahl, eine zustandslose Signieroption beizubehalten, falls Bitcoin irgendwann zustandsbehaftete Post-Quanten-Algorithmen unterstützt. Entwickler sollten Wallet-Anbietern klare Anweisungen zur Verwaltung des Signierzustands und zur sicheren Wiederherstellung nach Fehlern geben.
Frühere Coinbase-Arbeiten zur Post-Quanten-Verwahrung untersuchten, wie Institutionen sich auf verschiedene kryptografische Systeme vorbereiten könnten, bevor Bitcoin-Entwickler einen endgültigen Standard auswählten. Die September-Diskussion umfasste mögliche Alternativen mit programmierbaren Hardware-Sicherheitsmodulen.
Coinbase drängt auf separate Debatte über verlorene Bitcoin
Ein weiteres ungelöstes Problem betrifft Bitcoin, das in alten Wallets gehalten wird, die möglicherweise nie zu quantenresistenten Adressen migrieren werden.
Coinbase identifizierte mehrere Kategorien, die Aufmerksamkeit erfordern, darunter Wallets mit öffentlich exponierten Schlüsseln, ruhende Bestände, verlorene private Schlüssel und Bitcoin, das mit den frühesten Jahren der Kryptowährung verbunden ist.
Einige dieser Coins könnten unter rechtmäßigem Eigentum bleiben, während andere dauerhaft unzugänglich sein könnten. Das Unternehmen erklärte, dass künftige Migrationsrichtlinien berücksichtigen müssten, ob solche Gelder nach Inkrafttreten von Beschränkungen für ältere Signaturen bewegt werden könnten.
Das Papier erörterte mögliche Wiederherstellungsmethoden, die Wallet-Seed-Informationen, kryptografische Nachweise und Transaktionsverpflichtungen umfassen. Coinbase warnte, dass jeder Wiederherstellungsmechanismus sicher gegenüber einem Angreifer bleiben müsse, der nur Zugang zu einem offengelegten öffentlichen Schlüssel hat.
Die Frage ist in separaten Bitcoin-Entwicklungsvorschlägen aufgetaucht. BIP-361 mit dem Titel Post Quantum Migration and Legacy Signature Sunset schlägt vor, ältere Signaturen schrittweise einzuschränken, nachdem ein Post-Quanten-Ausgabesystem verfügbar wird. Sein Entwurf beschreibt eine stufenweise Migration, gefolgt von strengeren Regeln für Legacy-Transaktionen.
BIP-361 bleibt ein Vorschlag und wurde nicht aktiviert. Seine Autoren skizzieren einen möglichen Zeitplan mit einer anfänglichen Übergangsphase und anschließenden Beschränkungen für Legacy-Ausgaben, wobei Wiederherstellungsregelungen weiterer Forschung unterliegen.
Coinbase empfahl, solche Entscheidungen unabhängig von der technischen Entwicklung von Post-Quanten-Signaturen zu erörtern. Das Unternehmen erklärte, dass Meinungsverschiedenheiten über unzugängliche Gelder die Arbeit an Schutzmaßnahmen für aktive Wallets nicht behindern sollten.
Das Papier identifizierte weiteren Testbedarf in Bezug auf Transaktionsverifizierung, Hardware-Wallets, Gebührenkosten, Blockverbreitung und die Zeit, die erforderlich ist, um potenziell gefährdete Bitcoin-Bestände zu bewegen. Coinbase forderte einen reproduzierbaren Bewertungsprozess, der alternative Signatursysteme unter realistischen Netzwerkbedingungen vergleicht.
Seine Veröffentlichung vom 13. Oktober legte keine Frist für Bitcoin-Nutzer zur Migration fest, befürwortete keinen bestimmten endgültigen Signaturalgorithmus und kündigte kein vorgeschlagenes Aktivierungsdatum an. Das Unternehmen erklärte, seine nächste Arbeit werde durch Diskussionen mit Forschern, Entwicklern und Open-Source-Mitwirkenden fortgesetzt.
