Quantenangriffswiderstand BIP-360 in das offizielle Bitcoin-Repository aufgenommen

Im Bestreben, das Bitcoin-Ökosystem auf zukünftige Quantencomputing-Bedrohungen vorzubereiten, haben Bitcoin-Entwickler BIP-360 offiziell in das Bitcoin Improvement Proposal-Repository eingereicht. 

Dieser Meilenstein wird Quantenwiderstand zum ersten Mal ordnungsgemäß auf der technischen Roadmap von Bitcoin verankern.

Der Vorschlag, der gemeinsam von Hunter Beast (Senior Protocol Engineer bei MARA), dem kryptografischen Forscher Ethan Hellman und dem technischen Kommunikationsspezialisten Foxen Duke verfasst wurde, führt einen neuen Ausgabetyp ein, der als Pay-to-Merkle-Root (P2MR). 

bekannt ist. Dieser Ausgabetyp ist so konzipiert, dass er ähnlich wie die Taproot-Adressen von Bitcoin funktioniert, jedoch die quantenanfällige Ausgabemethode eliminiert, die aktuelle Adressen anfällig für Angriffe macht, wenn hinreichend fortgeschrittene Quantencomputer auftauchen.

Pay-to-Merkle-Root beseitigt die Verwundbarkeit von Taproot

P2MR funktioniert sehr ähnlich zu Pay-to-Taproot (P2TR)-Ausgaben (Bitcoins fortschrittlichstes Adressformat, eingeführt 2021). Es gibt jedoch einen großen Unterschied: P2TR entfernt die Option „key-path spend“, die es Nutzern ermöglicht, direkt mit einer Signatur gegen einen öffentlichen Schlüssel auszugeben. 

Laut der BIP-360 Spezifikation, dieser Key-Path-Mechanismus schafft die primäre Quantenverwundbarkeit in Taproot, da er einen getweaked öffentlichen Schlüssel on-chain offenlegt, was potenziell hinreichend leistungsstarken Quantencomputern, die Shors Algorithmus ausführen, ermöglicht, den entsprechenden privaten Schlüssel zu erhalten.

Andererseits verpflichtet sich P2MR ausschließlich zur Merkle-Root eines Tapscript-Baums, ohne einen internen öffentlichen Schlüssel einzuschließen. Wenn Nutzer von einer P2MR-Ausgabe ausgeben, müssen sie einen Skriptpfad offenlegen (ein Leaf-Skript aus dem Merkle-Baum zusammen mit dem Nachweis seiner Aufnahme bereitstellen). 

Experten erklärten, dass Hashing-Algorithmen im Allgemeinen als quantensicherer gelten als elliptische Kurven-Signaturen, sodass diese Methode viel mehr Quantenwiderstand bietet.

Diese neue technische Struktur bewahrt die Smart-Contract-Flexibilität von Bitcoin. Nutzer werden weiterhin komplexe Ausgabebedingungen durch Tapscript (die Skriptsprache, die Funktionen wie Multi-Signature-Wallets, zeitgesteuerte Transaktionen und bedingte Zahlungen ermöglicht) erstellen können. 

Durch die Erzwingung aller Ausgaben über den Skriptpfad und die Beseitigung der direkten öffentlichen Schlüsseloffenlegung kann P2MR die Angriffsfläche für Quantencomputer drastisch reduzieren.

Andere Analysten stellten ebenfalls fest, dass Taproot-Adressen (beginnend mit „bc1p“), Pay-to-Public-Key (P2PK)-Ausgaben und wiederverwendete Adressen einige der verwundbaren Adresstypen von Bitcoin sind, da öffentliche Schlüssel in Szenarien wie den in diesem Bericht erwähnten sichtbar wären. 

P2MR-Adressen, die unter aktuellen Vorschlägen mit „bc1z“ beginnen würden, bieten Schutz vor dieser Offenlegung, können jedoch aufgrund der zusätzlichen Witness-Daten, die für Skriptpfad-Ausgaben erforderlich sind, leicht höhere Transaktionsgebühren verursachen.

Wie weit ist die Quantenbedrohung für Bitcoin entfernt? 

Die Dringlichkeit hinter BIP-360 resultiert aus der beschleunigten Entwicklung von Quantencomputing auf mehreren Fronten. Branchen-Roadmaps, angeführt von Unternehmen wie IBM, Google, Microsoft, Amazon und Intel, deuten darauf hin, dass Quantencomputer in der Lage sein könnten, die Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA)-Kryptografie, die für die Public-Private-Key-Verschlüsselung von Bitcoin verwendet wird, „in so wenig wie 5 Jahren“ zu entschlüsseln, laut Analyse des BIP-360-Teams.

Jüngste Durchbrüche haben diese Bedenken ebenfalls verstärkt. Googles Vorstellung seines „Willow“-Quantenchips im Dezember 2025 und Microsofts Fortschritte bei der Entwicklung des Majorana-1-Chips rücken die potenzielle Bedrohung von Quantencomputing für Bitcoin weiter in den Fokus. 

Während Experten den genauen Zeitplan für das Auftauchen von „kryptografisch relevanten Quantencomputern“ (CRQCs) debattieren, hat das Entwicklungstempo Protokoll-Ingenieure davon überzeugt, dass die Vorbereitung nicht auf Gewissheit warten kann.

Regierungsbehörden haben bereits mit der Vorbereitung des Übergangs begonnen. Die US-Bundesregierung hat eine Richtlinie erlassen, die ECDSA-Kryptografie bis 2035 vollständig auslaufen zu lassen. Dieser Zeitplan wurde aufgrund der Erkenntnis der Regierung festgelegt, dass der Migrationszeitraum für kritische Infrastruktur Jahre (oder sogar Jahrzehnte) dauert. 

Das CNSA 2.0-Rahmenwerk der National Security Agency fordert ebenfalls quantensichere Systeme bis 2030, während das National Institute of Standards ML-DSA (Dillithium) und SLH-DSA (SPHINCS+) als genehmigte Algorithmen für den bundesweiten Einsatz auflistet.

„Obwohl die Zeit, die wir zur Vorbereitung auf ein Quantenereignis haben, ungewiss ist, scheint es vernünftig zu sein, sicherzustellen, dass Bitcoin für eine Reihe möglicher Ergebnisse vorbereitet ist“, sagte das BIP-360-Team.

„Darüber hinaus müssen wir die gesamte Zeit berücksichtigen, die für einen effektiven Übergang benötigt wird – auf BIP-Ebene, Softwareebene, Infrastrukturebene und Nutzer-Übergangsebene. Ein reibungsloser und effektiver QR-Übergangsplan für Bitcoin könnte mehrere Jahre in Anspruch nehmen – wobei mehr Vorbereitungszeit unweigerlich zu besseren Sicherheitsergebnissen für alle führt.“