Blockchain-cryptografie vormt de kern van wat cryptocurrencies en andere digitale activa beschermt tegen hackers en andere cyberaanvallen. Versleuteling met openbare sleutels biedt elke gebruiker een openbare en privésleutel, die uiterst moeilijk te raden zijn door middel van brute-force-aanvallen, althans met behulp van de huidige computerbronnen. Door ontwikkelingen in kwantumcomputers zullen brute-force-aanvallen in de toekomst echter veel gemakkelijker worden.

Hier zullen we dieper ingaan op hoe een kwantumcomputer met succes bestaande blockchain-cryptografie kan aanvallen. Aangezien sommige projecten al vooruitgang boeken, zullen we ook bekijken hoe blockchains kunnen worden beveiligd tegen kwantummachines.

Hoe kan een kwantumcomputer blockchaincryptografie doorbreken??

Blockchain maakt gebruik van openbare sleutelversleuteling, waarbij elke gebruiker een openbare en privésleutel krijgt om zijn digitale activa te beveiligen. Deze sleutels worden gegenereerd met behulp van een cryptografische methode genaamd priemgetalfactorisatie, de ruggengraat van alle moderne cryptografie.

Het wiskundige principe achter priemgetallenfactorisatie is dat elk getal, hoe groot ook, kan worden geproduceerd door priemgetallen te vermenigvuldigen. Het is relatief eenvoudig om elk getal te produceren met priemgetallen. Het is echter veel moeilijker om het proces om te keren en erachter te komen welke priemgetallen zijn vermenigvuldigd om een ​​bepaalde waarde te produceren zodra de getallen groot worden. Deze omkering wordt factorisatie van het priemgetal genoemd.

Factorisatie van priemgetallen in blockchain-cryptografie

Het in factoren ontbinden van priemgetallen is gemakkelijk met kleinere waarden, maar bijna onmogelijk met grote getallen. Afbeelding tegoed: varsitytutors.com

Sleutelversleuteling en factorisatie van priemgetallen

Blockchain-cryptografie is afhankelijk van priemgetalfactorisatie voor het koppelen van de openbare en privésleutel. De priemgetalfactoren van de openbare sleutel vormen de privésleutel. Omdat computers van tegenwoordig, zelfs als ze de voordelen van netwerken gebruiken, de privésleutel niet kunnen ontbinden, kunnen onze digitale middelen veilig blijven tegen aanvallers.

Bijvoorbeeld in 2009, onderzoekers gebruikten een netwerk van computers om een ​​getal 232 cijfers lang te ontbinden. Het kostte het equivalent van 2000 jaar voordat een enkele computer zo’n aanval lanceerde. Toch vonden computerbeveiligingsspecialisten dit een onaanvaardbaar risico. De huidige versleutelingsstandaarden gebruiken dus priemgetallen die 309 cijfers lang zijn.

Kwantumcomputers zijn in staat om vele duizenden berekeningen per seconde uit te voeren dan de huidige computers, zelfs als ze rekening houden met het netwerkeffect. Quantummachines bevinden zich nog in een relatief vroege ontwikkelingsfase. Het is echter de gedachte dat kwantumcomputers de komende tien jaar krachtig genoeg zullen worden om de bestaande blockchain-cryptografie te doorbreken.

IBM kwantumcomputing

IBM is slechts een van de bedrijven die krachtige kwantumcomputers ontwikkelt. Afbeelding tegoed: IBM

Daarom is een van de uitdagingen voor de community van blockchain-ontwikkelaars ervoor te zorgen dat bestaande blockchains veerkrachtig genoeg zijn om aanvallen van de kwantumcomputers van morgen te weerstaan..

De specifieke bedreiging van Quantum Computing voor Blockchain

Omdat alle huidige cyberbeveiliging afhankelijk is van versleuteling met priemgetalfactorisatie, is de komst van kwantumcomputers niet alleen een bedreiging voor blockchain-versleuteling. Het heeft gevolgen voor het hele internet en alle aangesloten computers. Gecentraliseerde entiteiten beheren echter vrijwel alle websites en netwerken buiten blockchain. Daarom is het geen groot probleem om een ​​upgrade via het netwerk of de website te implementeren.

Aan de andere kant controleren gedecentraliseerde netwerken blockchains. Decentralisatie betekent dat elke computer op het netwerk moet instemmen om tegelijkertijd te upgraden om de upgrade actief te maken. Niet alleen dat, maar omdat de kwantumdreiging voor blockchain-cryptografie specifiek is voor de openbare en privésleutels, moeten alle portefeuilles upgraden naar de nieuwe software om kwantumweerstand te garanderen.

De slechtste bearmarkt in toekomstige geschiedenis?

Satoshi Nakamoto wordt verondersteld ongeveer een miljoen Bitcoins te bezitten, om nog maar te zwijgen van zijn fortuin van de vele Bitcoin-hardforks door de jaren heen. Als het Bitcoin-netwerk een upgrade doorvoert om kwantumweerstand te garanderen, en Satoshi zijn BTC-wallets niet upgradet naar het nieuwe protocol, worden zijn wallets kwetsbaar voor de kwantumdreiging. Dus zelfs als alle andere houders van BTC hun portemonnee upgraden, zou een kwantumaanval nog steeds kunnen zien dat Satoshi’s miljoen BTC in één klap wordt gestolen en op de markt wordt verkocht..

Erger nog, het zijn niet alleen walvissen die gevaar lopen. Immers, iedereen die bewust op crypto-rijkdom zit, zal graag zo snel mogelijk upgraden. Er wordt echter gedacht dat rond vier miljoen BTC gaan verloren omdat hun gebruikers hun privésleutels kwijtraken. Iemand die dit volume cryptovaluta steelt en vervolgens in korte tijd verkoopt, kan een verwoestend effect hebben op de markten.

Daarom is het ontwikkelen van kwantumbestendige blockchain-cryptografie niet per se het probleem. De implementatie over duizenden of zelfs miljoenen portefeuilles wordt de echte uitdaging.

Blockchain-cryptografie beveiligen tegen de kwantumdreiging

De meeste mensen denken nog steeds dat de kwantumdreiging enkele jaren verwijderd is, misschien zelfs meer dan een decennium. Het bovenstaande scenario illustreert echter waarom het van vitaal belang is dat ontwikkelingen in de blockchain-cryptografie kwantumresistentie al als voorzorgsmaatregel gaan beschouwen..

Eenmalige handtekeningen met cryptografische hash

Quantum Resistant Ledger (QRL) is niet een van de grootste blockchain-projecten die er zijn. Het enige gebruik ervan is echter het garanderen van kwantumbestendige blockchain-cryptografie. Het project werkt vanuit het principe dat voorspellingstijdlijnen over vorderingen in de kwantumtechnologie feilbaar kunnen zijn. Om deze reden moeten we alvast beginnen met de voorbereiding op de mogelijkheid dat kwantumontwikkelingen eerder zullen komen dan we denken.

QRL-schermafbeelding

De QRL-startpagina

De QRL-blockchain schaft volledig de factorisatie van priemgetallen voor blockchain-cryptografie volledig af. In plaats daarvan maakt het gebruik van Extended Merkle Signature Schemes (XMSS), wat een complex model is. In principe gaat het echter om het genereren van sleutelparen met behulp van cryptografische hashing. Dit is hetzelfde concept als het hashen van een blok in een blockchain om de inhoud te beschermen.

Deze sleutelparen zijn slechts voor eenmalig gebruik en worden samengevoegd met behulp van een Merkle-structuur. Door gebruik te maken van hash-gebaseerde blockchain-cryptografie in plaats van priemgetalfactorisatie, worden de handtekeningen veel gecompliceerder tot brute kracht. Deze hashing maakt ze resistent tegen kwantumaanvallen.

De Nexus-blockchain gebruikt een ander mechanisme bij het afhandelen van transacties, de zogenaamde signature chains. Nexus hasht de openbare sleutel, dus hoewel deze zichtbaar is op de blockchain, is deze niet leesbaar.

De openbare sleutelhash genereert vervolgens een eenmalige privésleutel als autorisatiehandtekening voor de transactie. Daarna maakt de portemonnee automatisch een nieuw publiek / privé-sleutelpaar aan voor de volgende transactie, samen met een verzend- of ontvangstadres voor de huidige transactie. Op deze manier zijn de transactiesleutels gescheiden van het adres, waardoor het beter beveiligd is tegen kwantumaanvallen. Hoewel dit nog niet 100 procent kwantumbestendig is, plant Nexus toekomstige upgrades van zijn infrastructuur die voor een betere mate van kwantumweerstand moeten zorgen..

Gevolgtrekking

Ondanks dat de dreiging nog ver weg is, wordt blockchain-cryptografie geconfronteerd met enkele unieke uitdagingen van quantum computing. De ontwikkelaarsgemeenschap is zich terdege bewust van de dreiging. Vandaar de introductie van innovatieve oplossingen zoals degene die hier worden vermeld. Het implementeren van dit soort oplossingen zal het meest uitdagende deel blijken te zijn van het kwantumbestendig maken van de belangrijkste blockchains zoals Bitcoin en Ethereum.

De community van blockchain-ontwikkelaars is echter niets anders dan creatief. Het zal fascinerend zijn om enkele van de ideeën uit de kwantumuitdaging te zien komen. Ontdek bovendien welke van die ideeën uiteindelijk zullen uitgroeien tot de meest veerkrachtige oplossingen.

Uitgelichte afbeelding met dank aan Pixabay

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me