Ethereum-Mitgründer Vitalik Buterin hält es für möglich, dass Fortschritte in der KI-gestützten Mathematik die Gitter-Kryptografie innerhalb von zwei Jahren schwächen. Betroffen sein könnten digitale Signaturen und Verschlüsselungsverfahren, die auf dieser Technologie beruhen. Auch die elliptischen Kurven, die von Bitcoin- und Ethereum-Wallets verwendet werden, könnten früher als erwartet unter Druck geraten. Zu einer sofortigen Übertragung von Vermögenswerten oder einem umgehenden Wallet-Wechsel rief Buterin jedoch nicht auf. Die Debatte richtet den Blick vielmehr auf die langfristige Sicherheit von Krypto-Schlüsseln und darauf, wie sich Blockchain-Netzwerke auf Änderungen bei kryptografischen Standards vorbereiten können.
Buterin stellt langfristige Sicherheit von Gitterverfahren infrage
Buterin äußerte seine Bedenken im Zusammenhang mit dem Appell des Ethereum-Forschers Justin Drake, die Branche müsse sich auf einen sogenannten „Bunker-Modus“ vorbereiten. Lange galt: Elliptische Kurven könnten durch Quantencomputer verwundbar werden, während hash- und gitterbasierte Verfahren als vergleichsweise sicher angesehen wurden. Nun stellt Buterin infrage, ob die Gitter-Kryptografie langfristig weiterhin als belastbar gelten kann.
Gitterverfahren bilden eine wichtige Grundlage der Post-Quanten-Sicherheit. Der „Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm“ (ML-DSA) nutzt Gitterstrukturen und wurde entwickelt, um Angriffen durch Quantencomputer standzuhalten. Auch die vollständig homomorphe Verschlüsselung (FHE), bei der Berechnungen auf verschlüsselten Daten möglich sind, ohne diese vorher zu entschlüsseln, beruht auf Gitter-Kryptografie. Ein neuer mathematischer Ansatz zur Lösung von Gitterproblemen könnte daher Anwendungen über digitale Vermögenssignaturen hinaus betreffen.
Buterin verglich die mögliche Entwicklung mit Fortschritten bei der Faktorisierung großer ganzer Zahlen. Verfahren wie der Zahlkörpersieb veränderten die Einschätzung, wie schwierig eine Faktorisierung ist, und trugen über Jahrzehnte zu immer längeren kryptografischen Schlüsseln bei. Als Gedankenspiel stellte er die Frage, was geschehen würde, wenn KI mathematische Fortschritte im Umfang mehrerer Jahrzehnte innerhalb von nur zwei Jahren ermöglichen könnte. Die Gitter-Kryptografie könnte dann ähnlich neu bewertet werden. Dabei handelt es sich um ein mögliches Risikoszenario, nicht um einen Nachweis, dass Gitterverfahren bereits praktisch gebrochen wurden.
Ethereum setzt langfristig stärker auf Hash-Signaturen
Nach Buterins Einschätzung könnten Hashfunktionen eine robustere Alternative zu elliptischen Kurven und Gitterstrukturen bieten, weil sie weniger mathematische Struktur aufweisen, die sich ausnutzen lässt. Die langfristige Lean-Roadmap von Ethereum hat sich im vergangenen Jahr in Richtung hashbasierter Verfahren bewegt. Dazu gehören Signaturtechniken wie SPHINCS und WOTS.
Die Entwicklung spiegelt den Fokus der Ethereum-Entwickler auf die langfristige Widerstandsfähigkeit der kryptografischen Infrastruktur wider. In einer Blockchain belegen Signaturen, dass ein Nutzer die Kontrolle über die Vermögenswerte besitzt, die einer Adresse zugeordnet sind. Ein Wechsel des Signaturverfahrens würde praktische Fragen zu Netzwerk-Upgrades, der Kompatibilität von Wallets und einer möglichen Migration von Vermögenswerten aufwerfen. Buterins Äußerungen sind jedoch kein Aufruf, bestehende Wallets oder Signatursysteme sofort zu ändern.
Bitcoin bleibt von einem Extremszenario bei ECDSA abhängig
Auch Bitcoin verwendet Signaturen auf Basis elliptischer Kurven. Drakes Warnung betrifft daher ebenfalls das Netzwerk. In einem Worst-Case-Szenario könnte ECDSA innerhalb weniger Monate gebrochen werden, sagte er. Diese Einschätzung beschreibt eine extreme Möglichkeit; die vorliegenden Informationen enthalten keinen Hinweis darauf, dass ECDSA bereits geknackt wurde.
Drake verwies außerdem auf die „Risq List“ von Project11. Das Beobachtungsinstrument erfasst Bitcoin-Adressen, deren öffentliche Schlüssel bereits in der Blockchain offengelegt wurden. Wallets mit weniger als 50 BTC erhielten durch den sogenannten „Satoshi’s Shield“ einen teilweisen Schutz, erklärte Drake. Diese Aussage steht im Zusammenhang mit rund 20.000 Adressen, deren öffentliche Schlüssel offengelegt wurden. Öffentlich verfügbare Informationen erklären jedoch nicht näher, wie dieser Schutz funktioniert. Daraus lässt sich nicht ableiten, dass die betreffenden Wallets vollständig gegen kryptografische Risiken abgeschirmt sind.
Für Halter digitaler Vermögenswerte geht es damit derzeit vor allem um die Offenlegung öffentlicher Schlüssel, die Weiterentwicklung von Signaturalgorithmen und die Frage, ob die Branche im Bedarfsfall eine Migration koordinieren kann. Einen unmittelbaren Anlass für eine Übertragung von Vermögenswerten sieht Buterin nicht und rät von übereilten Schritten ab. Wie sich die Sicherheit von Gitter-Kryptografie und ECDSA entwickelt, hängt von künftigen mathematischen Fortschritten und davon ab, ob daraus praktisch nutzbare Angriffe entstehen.