Das Bitcoin-Lightning-Netzwerk erhält einen vorsorglichen Schutz gegen eine Bedrohung, die heute noch theoretisch und weit entfernt wirkt, langfristig aber die bestehende Kryptografie von Bitcoin stark unter Druck setzen oder sogar knacken könnte: Schutz gegen Quantencomputer.
Forscher der East Texas A&M University haben mit PQLN eine Post-Quanten-Verschlüsselungsschicht entwickelt, die auf bestehende Lightning-Systeme aufgesetzt werden kann. Im Fokus stehen dabei nicht die Bitcoin-Transaktionen auf der Hauptchain, sondern Funktionen außerhalb der Blockchain.
PQLN soll „Harvest now, decrypt later“ erschweren
PQLN verwendet kryptografische Verfahren, die vom US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology, kurz NIST, für die Post-Quanten-Kryptografie ausgewählt wurden. Diese Verfahren sollen auch dann belastbar bleiben, wenn leistungsfähige Quantencomputer klassische kryptografische Systeme angreifen können.
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Ein zentrales Risiko ist dabei das sogenannte „Harvest now, decrypt later“-Szenario. Angreifer könnten bereits heute verschlüsselte Daten sammeln und speichern, obwohl sie diese noch nicht entschlüsseln können. Sollte künftig ausreichend leistungsfähige Quantenhardware verfügbar sein, könnten ältere Kommunikationsdaten nachträglich lesbar werden.
PQLN setzt deshalb eine zusätzliche Schutzschicht über bestehende Lightning-Komponenten, statt das Netzwerk vollständig neu aufzubauen. Nach den Tests der Forscher funktioniert der Prototyp interoperabel mit bestehenden Systemen. Die zusätzliche Rechenlast und die Auswirkungen auf die Geschwindigkeit blieben demnach begrenzt.
Ganz ohne Kosten kommt die Umstellung allerdings nicht aus. Besonders bei der Synchronisierung des Netzwerks steigt der Bandbreitenbedarf deutlich. Dieser Umstand ist vor allem für Betreiber von Nodes wichtig, weniger für gewöhnliche Nutzer einzelner Lightning-Zahlungen.
Open-Source-Prototyp zielt auf langfristige Lightning-Sicherheit
Der vorgestellte Prototyp wurde als Open-Source-Projekt auf GitHub veröffentlicht. Entwickler können damit die Implementierung testen, überprüfen und in bestehende Lightning-Umgebungen integrieren.
Das National Institute of Standards and Technology forscht bereits seit Längerem an Verfahren, die Bitcoin gegen zukünftige Quantenangriffe schützen sollen. Dabei sollen stets neue Lösungen anstelle der alten Vorschläge treten, da die Entwicklung im Bereich der Quantencomputer rasant voranschreitet.
Ein Schutz für das Bitcoin-Lightning-Netzwerk ist besonders wichtig, da Bitcoin durch dessen Einsatz für schnelle Zahlungen überhaupt erst massentauglich für den Alltag wird. Dabei steht vor allem der Schutz der Daten außerhalb der Bitcoin-Blockchain im Vordergrund – genau an dieser Stelle setzt PQLN an, ohne dabei die grundlegende Architektur des Lightning Network zu ersetzen.
Für den Schutz von Bitcoin haben sich vor wenigen Monaten Schwergewichte der Branche zusammengeschlossen und das Bitcoin Security Consortium gegründet. Gründungsmitglieder sind unter anderem Coinbase, Strategy, BlackRock, Circle und viele weitere.
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Darüber hinaus ist es der israelischen Cybersecurity-Firma StarkWare gelungen, die erste postquantensichere Bitcoin-Transaktion durchzuführen. Die technischen Zusatzkosten dafür waren jedoch enorm, sodass weiterhin ein alltagstauglicher Schutz gefunden werden muss.
