Die lange diskutierte „Quanten-Apokalypse“ – oder „Q-Day“ –, bei der Quantencomputer moderne Kryptographie knacken könnten, hat sich von der Theorie zu einem Wettlauf gegen die Zeit für die Blockchain-Industrie entwickelt. Doch nun starten Blockchain-Netzwerke, die behaupten, auf diese Unvermeidlichkeit vorbereitet zu sein.

Am Donnerstag startete Naoris Protocol sein Mainnet und beschrieb das Netzwerk als eine von Anfang an mit Post-Quanten-Kryptographie aufgebaute Blockchain, die Algorithmen verwendet, die vom U.S. National Institute of Standards and Technology genehmigt wurden.

Das Projekt reiht sich ein in eine wachsende Liste von Bemühungen, die untersuchen, wie Blockchains funktionieren könnten, wenn Quantencomputer letztendlich die kryptographischen Systeme überwinden, auf die die meisten Blockchains heute angewiesen sind.

Die meisten großen Blockchains – einschließlich Bitcoin und Ethereum – sichern Transaktionen mit Public-Key-Signaturen, wie dem Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA). Diese Systeme basieren auf mathematischen Problemen, die klassische Computer nicht praktikabel lösen können. Forscher haben jedoch gewarnt, dass ein ausreichend leistungsstarker Quantencomputer diese Schutzmechanismen mithilfe von Shors Algorithmus brechen könnte, wodurch Angreifer private Schlüssel aus öffentlichen Schlüsseln ableiten und die Kontrolle über Wallets übernehmen könnten.

Nathaniel Szerezla, Chief Growth Officer von Naoris Protocol, sagte, das Projekt habe sich bewusst dafür entschieden, den finalisierten Bundesstandard für die Technologie zu implementieren, anstatt frühere Forschungsversionen des Algorithmus zu verwenden.

„Die meisten Blockchain-Projekte, die mit Post-Quanten-Signaturen experimentieren, behandeln ‚Dilithium‘ und ‚ML-DSA‘ als austauschbare Bezeichnungen“, sagte Szerezla gegenüber Decrypt. „Naoris betrachtet sie als eine harte Grenze.“

ML-DSA ist die standardisierte Version des CRYSTALS-Dilithium-Algorithmus, der von NIST im Rahmen seines Post-Quanten-Kryptographieprogramms genehmigt wurde. Wie Szerezla erklärte, sind CRYSTALS-Dilithium und ML-DSA-87 keine zwei getrennten Algorithmen. ML-DSA ist die von NIST standardisierte Version von CRYSTALS-Dilithium, die im August 2024 als FIPS 204 veröffentlicht wurde.

Die Ankündigung von Naoris erfolgt zu einem Zeitpunkt, da Blockchain-Entwickler darüber diskutieren, wie der Übergang zu quantenresistenter Kryptographie erfolgen soll, da dies erhebliche Änderungen an bestehenden Netzwerken erfordern würde. Im Februar skizzierte Ethereum-Mitbegründer Vitalik Buterin einen Plan, mehrere kryptographische Komponenten des Protokolls, einschließlich BLS- und ECDSA-Signaturen, durch Alternativen zu ersetzen, die darauf ausgelegt sind, Quantenangriffen standzuhalten.

Bitcoin-Entwickler untersuchen ähnliche Ideen, wobei Mitwirkende BIP 360 vorantreiben, einen Vorschlag zur Reduzierung der Public-Key-Exposition bei Transaktionen durch die Einführung eines neuen Ausgabetyps namens Pay-to-Merkle-Root. Das Design deaktiviert eine technische Funktion namens Key-Path-Spending, die öffentliche Schlüssel beim Ausgeben von Coins offenlegt, und schafft die Grundlage für das Hinzufügen von Post-Quanten-Signaturschemata in zukünftigen Soft Forks.

Da Blockchain-Transaktionshistorien öffentlich und permanent sind, bleiben die diesen Transaktionen angehängten kryptographischen Signaturen unbegrenzt sichtbar. Wenn Quantencomputer schließlich die erforderliche Skalierung erreichen, könnten Angreifer vergangene Transaktionsdaten analysieren, um private Schlüssel aus exponierten Signaturen wiederherzustellen.

Szerezla sagte, Naoris versuche, dieses Risiko zu reduzieren, indem es einen Übergang von klassischen Signaturen erzwingt, sobald ein Konto einen Post-Quanten-Schlüssel annimmt.

„Sobald ein Konto PQC-gebunden ist, erzwingt das System einen harten, irreversiblen Übergang“, sagte er. „Der Transaktionsprozessor prüft jede eingehende Transaktion. Wenn die Absenderadresse eine PQC-Bindung im Register hat, muss die Transaktion eine gültige ML-DSA-Innensignatur enthalten.“

Eine reine ECDSA-Transaktion von einem gebundenen Konto wird mit einem spezifischen Fehler abgewiesen, der den Benutzern mitteilt, dass für das gebundene Konto eine PQC-Signatur erforderlich ist, erklärte er.

Das Naoris-Netzwerk wird derzeit mit einer begrenzten Anzahl von Validator-Betreibern betrieben, während das Projekt die Beteiligung ausweitet. Vor dem Start des Mainnets gab Naoris an, dass sein Testnetzwerk über 106 Millionen Post-Quanten-Transaktionen verarbeitet und über 603 Millionen Sicherheitsbedrohungen erkannt habe. Decrypt hat diese Zahlen nicht unabhängig überprüft.

Da Naoris Vermögenswerte, die bereits auf Blockchains mit klassischer Kryptographie erfasst wurden, nicht rückwirkend sichern kann, müssten Benutzer Vermögenswerte in das Naoris-Netzwerk verschieben, um geschützt zu sein, so Szerezla.

„Vermögenswerte, die zu Naoris verschoben werden, werden quantensicher, während Vermögenswerte, die auf klassischen Ketten verbleiben, anfällig bleiben“, sagte er. „Je früher Benutzer migrieren, desto kleiner ist ihr Expositionsfenster.“