Nieuw plan: Bitcoin quantumveilig zonder het netwerk te vertragen

Onderzoekers van Blockstream werken aan een manier om Bitcoin (BTC) beter te beschermen tegen toekomstige quantumcomputers. Hun nieuwe systeem, SHRINCS, moet transacties quantumveilig maken zonder dat de capaciteit van het Bitcoin-netwerk sterk terugloopt. Juist dat is bij bestaande oplossingen een belangrijk probleem.

Waarom quantumcomputers een risico vormen voor Bitcoin

Bij een Bitcoin-transactie bewijst een gebruiker met een digitale handtekening dat hij toegang heeft tot de juiste private key. Die geheime sleutel hoeft daarbij niet openbaar te worden gemaakt.

De huidige beveiliging van Bitcoin maakt gebruik van elliptische-curvecryptografie. Voor gewone computers is het praktisch onmogelijk om die beveiliging te kraken. Een krachtige quantumcomputer zou dat in theorie wel kunnen, onder meer met behulp van Shors algoritme.

Zo’n computer zou mogelijk vanuit een openbare public key de bijbehorende private key kunnen achterhalen. Een aanvaller zou vervolgens transacties kunnen ondertekenen alsof hij de echte eigenaar van de Bitcoin is.

Dat risico speelt vooral bij Bitcoin waarvan de public key al zichtbaar is geworden op de blockchain.

Quantumveilige Bitcoin-transacties vragen veel ruimte

Er bestaan al handtekeningen die bestand moeten zijn tegen quantumcomputers. Het probleem is dat veel van deze oplossingen aanzienlijk meer data bevatten en daardoor veel meer ruimte op de blockchain innemen.

Een huidige Schnorr-handtekening bij Bitcoin is ongeveer 64 bytes groot. Sommige quantumveilige systemen zijn tientallen keren groter. Omdat de ruimte in Bitcoin-blokken beperkt is, zouden daardoor veel minder transacties in ieder blok passen.

Volgens Blockstream kan Bitcoin met de huidige compacte handtekeningen ongeveer 6,5 transacties per seconde verwerken. Met een bestaande post-quantumoplossing zoals SLH-DSA zou dat terugvallen naar ongeveer 0,36 transacties per seconde.

SHRINCS zou volgens de onderzoekers ongeveer drie transacties per seconde mogelijk maken. Dat is nog altijd minder dan met het huidige systeem, maar aanzienlijk meer dan bij andere quantumveilige alternatieven.

SHRINCS is nog lang niet klaar voor Bitcoin

SHRINCS gebruikt SHA-256, dezelfde hashfunctie die Bitcoin op verschillende plekken toepast. Het systeem bouwt daarmee voort op technologie die binnen Bitcoin al uitgebreid wordt gebruikt.

Daar staan wel nadelen tegenover. Wallets moeten nauwkeurig bijhouden welke eenmalige sleutels al zijn gebruikt. Dat kan ingewikkeld worden wanneer iemand meerdere apparaten of oude back-ups gebruikt.

Daarnaast bevindt SHRINCS zich nog in een vroeg stadium. Het veiligheidsbewijs is nog niet afgerond en de software is nog niet volledig gecontroleerd.

Om SHRINCS uiteindelijk binnen Bitcoin te gebruiken, zou bovendien een soft fork nodig zijn. Daarvoor moeten de regels van Bitcoin worden aangepast en moet er voldoende steun binnen het netwerk zijn.

SHRINCS is daarmee voorlopig vooral een mogelijke oplossing voor een toekomstig probleem. Van een invoering binnen Bitcoin op korte termijn is nog geen sprake.