Wat Betekent Het Als Quantumcomputers Bitcoin In 9 Minuten Kraken?

De aankondiging van Google’s Quantum AI-team dat toekomstige kwantumcomputers binnen negen minuten een bitcoin privé-sleutel zouden kunnen afleiden uit een openbare sleutel, heeft flinke golven veroorzaakt op sociale media en de markten. Maar wat betekent dit praktisch voor de cryptocurrency-markt?

Laten we beginnen bij de basis van bitcoin-transacties. Wanneer je bitcoins verzendt, ondertekent je wallet de transactie met een privésleutel, een geheime code die bewijst dat je de munten bezit. Deze handtekening onthult tevens je openbare sleutel, een deelbare adressering die aan het netwerk wordt bekendgemaakt en in een wachtruimte, de mempool, blijft totdat een miner deze bevestigt in een blok. Gemiddeld duurt deze bevestiging ongeveer tien minuten.

De verbinding tussen je privésleutel en openbare sleutel is gebaseerd op het elliptische curve discrete logaritme probleem. Dit is een wiskundig probleem dat voor klassieke computers praktisch onmogelijk omkeerbaar is binnen een relevante tijd. Echter, een genoeg krachtige kwantumcomputer die gebruikmaakt van Shor’s algoritme zou dat wel kunnen.

Hier komt het interessante aspect van de negen minuten om de hoek kijken. In hun paper vonden de onderzoekers dat een kwantumcomputer vooraf zou kunnen worden “voorbereid” door delen van de aanval te pre-computeren die niet afhankelijk zijn van een specifieke openbare sleutel. Zodra jouw openbare sleutel in de mempool verschijnt, heeft de machine slechts negen minuten nodig om de klus te klaren en je privésleutel af te leiden. Dit betekent dat een aanvaller, waarbij bitcoin’s gemiddelde bevestigingstijd wordt meegeteld, een kans van ongeveer 41% heeft om je sleutel te bemachtigen en je fondsen naar een andere bestemming te leiden nog voordat de oorspronkelijke transactie bevestiging krijgt.

Stel je voor dat een inbreker urenlang een universele kluiskraakmachine bouwt (pre-computatie). Deze machine kan elk kluis openen, maar elke nieuwe kluis die verschijnt, vereist slechts enkele laatste aanpassingen. En die laatste stap, dat zijn die negen minuten.

Het klinkt alarmerend, en dat is het ook, maar het belangrijkste probleem is dat deze kwantumcomputer nog niet bestaat. Google’s paper schat dat zo’n machine minder dan 500.000 fysieke qubits nodig zou hebben. Ter vergelijking: de grootste huidige kwantumprocessoren hebben ongeveer 1.000 qubits.

De grotere, onmiddellijke zorg betreft echter de 6,9 miljoen bitcoins, wat ongeveer een derde van de totale voorraad is, die al zitten in wallets waarvan de openbare sleutel permanent is blootgesteld. Dit betreft onder andere vroege bitcoin-adressen uit de eerste jaren van het netwerk die gebruikmaakten van een format genaamd pay-to-public-key, waarbij de publieke sleutel standaard zichtbaar is op de blockchain. Daarnaast zijn alle wallets die een adres opnieuw gebruiken kwetsbaar, omdat uitgaven vanuit een adres de openbare sleutel onthullen voor alle resterende fondsen.

Voor deze munten geldt dat de aanvaller geen haast heeft. Een kwaadwillende met een voldoende krachtige kwantumcomputer kan zich in alle rust door de blootgestelde sleutels werken en ze een voor een kraken zonder tijdsdruk.

Bovendien heeft de bitcoin Taproot-upgrade uit 2021 deze situatie verslechterd, terwijl CoinDesk hier dinsdag over berichtte. Taproot wijzigde de werking van adressen zodat openbare sleutels standaard on-chain zichtbaar zijn, wat onbedoeld het aantal wallets vergroot dat kwetsbaar is voor toekomstige kwantumaanvallen.

Toch zal het bitcoin-netwerk zelf blijven draaien. Mining maakt gebruik van een ander algoritme, genaamd SHA-256, dat voor kwantumcomputers momenteel niet op een significante manier te versnellen is met de bestaande methodes. Blokken zullen nog steeds geproduceerd worden en het grootboek zal bestaan. Maar als privésleutels kunnen worden afgeleid van openbare sleutels, vervalt de eigendomsgarantie die bitcoin waardevol maakt. Elke blootgestelde sleutel brengt het risico van diefstal met zich mee, en het institutionele vertrouwen in het beveiligingsmodel van het netwerk zal instorten.

De oplossing ligt in post-kwantumcryptografie, die de kwetsbare wiskunde vervangt door algoritmes die niet door kwantumcomputers gekraakt kunnen worden. Ethereum heeft acht jaar besteed aan de voorbereidingen voor deze transitie. Bitcoin staat echter nog aan het begin van deze noodzakelijke migratie.

Vraag & Antwoord

Hoe groot is het risico van kwantumcomputers voor bitcoin-beveiliging?
Het risico is aanzienlijk, vooral voor oudere wallets met blootgestelde openbare sleutels, waarbij een kwantumcomputer met voldoende kracht niet meer dan negen minuten nodig heeft om privé-sleutels te bemachtigen.

Wat zijn de belangrijkste kwetsbaarheden in het huidige bitcoin-systeem?
De grootste kwetsbaarheden bevinden zich in wallets met oudere adressen en in wallets die openbare sleutels onthullen door hergebruik van adressen, wat miljoenen bitcoins blootstelt aan gevaar.

Wanneer kunnen we verwachten dat post-kwantumcryptografie geïmplementeerd zal worden in bitcoin?
Eerlijk gezegd bevindt bitcoin zich nog in de beginfase van deze noodzakelijke ontwikkelingen, en het is onduidelijk wanneer post-kwantumcryptografie daadwerkelijk zal worden ingevoerd.