Nieuwe Bitcoin-beveiliging beschermt wallets tegen quantumcomputers, maar niet die van Satoshi

De oplossing kan een belangrijke rol spelen bij toekomstige beveiligingsupdates van Bitcoin. Toch kent de techniek ook een opvallende beperking: de ongeveer 1,1 miljoen bitcoin die worden toegeschreven aan Satoshi Nakamoto vallen buiten de nieuwe methode.

Bitcoin bereidt zich voor op het quantumtijdperk

Bitcoin vertrouwt op cryptografie om transacties veilig te houden. Iedere wallet beschikt over een privésleutel waarmee een eigenaar transacties ondertekent. Op dit moment kunnen gewone computers die privésleutel niet berekenen op basis van de publieke sleutel.

Quantumcomputers zouden daar in de toekomst verandering in kunnen brengen. Dankzij een wiskundige methode die bekendstaat als Shor’s algoritme zouden zij theoretisch een privésleutel kunnen afleiden uit een publieke sleutel. Als dat ooit mogelijk wordt, kan een aanvaller zich voordoen als de eigenaar van een wallet en bitcoin verplaatsen.

Dat hypothetische moment wordt vaak aangeduid als Q-Day. Vanaf dat moment verliezen digitale handtekeningen hun betrouwbaarheid voor wallets waarvan de publieke sleutel al zichtbaar is op de blockchain.

Volgens eerdere berekeningen geldt dat risico voor meer dan een derde van alle bestaande bitcoin.

Voorstel moet kwetsbare bitcoin beschermen

Om voorbereid te zijn op dat scenario werd eerder dit jaar BIP-361 gepubliceerd. Een Bitcoin Improvement Proposal (BIP) is een officieel voorstel om het Bitcoin-protocol aan te passen.

Het voorstel beschrijft een overgangsperiode waarin kwetsbare adressen uiteindelijk worden geblokkeerd. Daarna kunnen eigenaren hun bitcoin verplaatsen naar een nieuwe wallet die bestand is tegen quantumaanvallen.

Dat plan leidde direct tot discussie. Critici vonden dat het bevriezen van bitcoin niet past bij het uitgangspunt dat bezit op het Bitcoin-netwerk permanent van de eigenaar blijft.

Project Eleven ontwikkelt een nieuwe herstelmethode

Project Eleven presenteerde nu een alternatief dat die discussie kan veranderen. Het bedrijf ontwikkelde samen met ontwikkelaars van het Binius-proofsysteem een methode waarmee walletbezitters hun eigendom kunnen bewijzen zonder hun privésleutels prijs te geven.

Hiervoor gebruiken de onderzoekers zero-knowledge proofs. Dat is een cryptografische techniek waarmee iemand kan aantonen dat hij over bepaalde informatie beschikt, zonder die informatie zelf openbaar te maken.

In de praktijk bewijst een gebruiker dat zijn wallet afkomstig is uit dezelfde sleutelstructuur als de oorspronkelijke wallet. Vervolgens koppelt het systeem dat bewijs direct aan de transactie waarmee de bitcoin wordt verhuisd.

Hierdoor hoeft de privésleutel zelf nooit openbaar te worden gemaakt.

Moderne wallets maken deze oplossing mogelijk

De techniek werkt dankzij de manier waarop moderne Bitcoin-wallets zijn opgebouwd.

Vrijwel alle wallets die sinds 2012 zijn gemaakt, gebruiken BIP-32. Daarbij ontstaat vanuit één herstelzin, ook wel seed phrase genoemd, een complete boomstructuur van sleutels en adressen.

Zelfs als een quantumcomputer later één privésleutel weet te achterhalen, kan hij niet terugrekenen naar de bovenliggende sleutels in die structuur. Dat maakt het mogelijk om eigendom van de wallet alsnog veilig te bewijzen.

Volgens Project Eleven duurt het maken van zo’n cryptografisch bewijs slechts ongeveer 243 milliseconden op een MacBook Air met een M5-chip. Het controleren van het bewijs kost ongeveer 40 milliseconden. Daarvoor is geen krachtige grafische kaart nodig.

Hoewel het prototype nog niet onafhankelijk is gecontroleerd en voorlopig slechts een beperkt aantal Bitcoin-adrestypen ondersteunt, laten de eerste resultaten zien dat de techniek in de praktijk uitvoerbaar lijkt.

Waarom Satoshi’s bitcoin niet kunnen worden hersteld

De oplossing werkt alleen voor wallets die gebruikmaken van de moderne sleutelstructuur van BIP-32.

Dat geldt niet voor de eerste Bitcoin-wallets uit 2009 en 2010. In die beginjaren maakte de software iedere privésleutel volledig willekeurig aan. Er bestond nog geen seed phrase en ook geen hiërarchische structuur waaruit eigendom later kan worden bewezen.

Daardoor ontbreekt precies het onderdeel waarop de nieuwe herstelmethode is gebaseerd.

Dat betekent dat de naar schatting 1,1 miljoen bitcoin van Satoshi Nakamoto niet met deze techniek kunnen worden veiliggesteld. Hetzelfde geldt voor veel andere vroege wallets uit de eerste jaren van Bitcoin.

Discussie over quantumbeveiliging krijgt een nieuwe wending

De introductie van deze techniek verandert wel de discussie rondom BIP-361. Tot nu toe gingen veel critici ervan uit dat een bevriezing van kwetsbare bitcoin definitief zou zijn.

Met een werkende herstelmethode ontstaat een ander scenario. Moderne walletbezitters kunnen hun bitcoin na een eventuele bevriezing alsnog terugkrijgen, zolang zij hun seed phrase veilig hebben bewaard.

Alleen de oudste wallets, die zijn gemaakt voordat BIP-32 werd geïntroduceerd, blijven buiten die bescherming vallen. Daarmee blijven juist de vroegste bitcoin op het netwerk de grootste uitdaging als quantumcomputers ooit werkelijkheid worden.

Conclusie

Quantumcomputers vormen voorlopig nog geen directe bedreiging voor Bitcoin, maar ontwikkelaars bereiden zich duidelijk voor op de lange termijn. De nieuwe techniek van Project Eleven laat zien dat moderne wallets mogelijk veilig kunnen migreren naar een quantumbestendige omgeving zonder dat gebruikers hun privésleutels hoeven prijs te geven.

Toch lost de oplossing niet alles op. De oudste Bitcoin-wallets, waaronder die van Satoshi Nakamoto, beschikken niet over de technische structuur die hiervoor nodig is. Daardoor blijft een deel van de vroegste bitcoin ook in de toekomst kwetsbaar als quantumcomputers ooit krachtig genoeg worden.

FAQ

Wat is een quantumcomputer?

Een quantumcomputer is een nieuw type computer dat bepaalde complexe berekeningen veel sneller kan uitvoeren dan traditionele computers. Daardoor kan deze in theorie sommige vormen van cryptografie doorbreken die vandaag de dag veilig zijn.

Wat is een zero-knowledge proof?

Een zero-knowledge proof is een cryptografische techniek waarmee iemand kan bewijzen dat hij over bepaalde informatie beschikt, zonder die informatie zelf te onthullen. Dit verhoogt de privacy en veiligheid.

Zijn Bitcoin-bezitters nu al in gevaar?

Nee. Er bestaan op dit moment nog geen quantumcomputers die sterk genoeg zijn om de cryptografie van Bitcoin te breken. De huidige ontwikkelingen zijn bedoeld om het netwerk ruim vóór dat moment voor te bereiden.