Bitcoin Sicherheit: Ist das Netzwerk vor Quantencomputern sicher?
Das Bitcoin-Netzwerk gilt als die sicherste Blockchain. Dennoch lassen die neuesten Fortschritte der Quantencomputer die Sorge aufflammen, Bitcoin könnte von einem Supercomputer gehackt werden.
Wie realistisch ist ein Angriff von Quantencomputern auf den Bitcoin? Welche anderen Sicherheitsbedenken gibt es für die größte Kryptowährung und was lässt sich dagegen unternehmen?
Bitcoin Sicherheit - Das Wichtigste in Kürze
- Der Bitcoin erlangt seine Sicherheit unter anderem durch seine dezentrale Struktur und den Proof-of-Work-Algorithmus.
- Bei der Sicherheit muss man zwischen dem Netzwerk an sich und den Wallets von Privatpersonen sowie Krypto-Börsen unterscheiden.
- Quantencomputer sind eine potenzielle Bedrohung, da diese in der Theorie den Private Key aus dem Public Key zurückrechnen können.
- Die Technologie der Quantencomputer ist aber bislang nicht weit genug fortgeschritten, um eine ernsthafte Bedrohung darzustellen.
- Post-Quantum-Kryptography ist zudem schon lange ein Thema und es gibt Strategien, sich vor Quantencomputern zu schützen.
1. Wie sicher ist das Bitcoin-Netzwerk?
Das Bitcoin-Netzwerk gilt als das sicherste aller Kryptowährungen. Dies liegt zum einen an der Größe, zum anderen aber auch an der Funktionsweise. Die Sicherheit einer jeden Blockchain ist unterschiedlich, da alle Kryptowährungen dieser eine andere Priorität zuweisen.
Bei der Abwägung zwischen Sicherheit, Skalierbarkeit und Dezentralität spricht man auch vom Blockchain-Trilemma. Keiner dieser drei Punkte kann zu 100 % erfüllt werden, ohne dass die anderen beiden darunter leiden.
Erhöht man etwa die Sicherheit und Dezentralität, steigen die Kosten für eine Transaktion, was die Skalierbarkeit verschlechtert. Möchte ein Netzwerk möglichst schnell Transaktionen abwickeln, muss es Abstriche bei der Sicherheit machen usw.
Doch was macht den Bitcoin und seine Blockchain überhaupt sicher? Zu der Sicherheit tragen mehrere Faktoren bei, die zusammengenommen den Schutz vor Cyberattacken und anderen Bedrohungen garantieren sollen.
Die Blockchain
Auf der Blockchain werden alle jemals getätigten Transaktionen und Blöcken gespeichert. Das Netzwerk ist sich immer über den aktuellen Stand der Blockchain einig und die Blockchain ist unveränderbar.
Ferner sind alle getätigten Transaktionen jederzeit einsehbar. Eine Blockchain wird dezentral aufrechterhalten. Tausende Computer, sowohl von Privatpersonen als auch von Unternehmen, sorgen dafür, dass das Netzwerk online bleibt. Diese Dezentralisierung ist ein weiterer wichtiger Sicherheitsaspekt des Bitcoins.
Die Dezentralisierung
Die Distributet-Ledger-Technologie (DLT) sorgt dafür, dass es keinen zentralen Server gibt, sondern ein Netzwerk aus vielen Computern. Dadurch gibt es auch keinen zentralen Angriffspunkt, und das Netzwerk kann den Ausfall einzelner Teilnehmer auffangen.
Hinzu kommt, dass durch den Konsensmechanismus eine Mehrheit des Bitcoin-Netzwerks Änderungen und neue Blöcke bestätigen muss.
Der Proof-of-Work-Mechanismus
Alle neuen Transaktionen im Bitcoin-Netzwerk werden zunächst in einem Block gebündelt, bevor dieser durch Miner bestätigt wird. Hierzu konkurrieren Bitcoin-Miner gegenseitig darum, wer zuerst einen gültigen Block findet, um die nächste Belohnung zu erhalten.
Hierzu muss eine komplizierte mathematische Aufgabe gelöst werden, die einen enormen Rechenaufwand erfordert und damit auch Energieaufwand verlangt. Um effektiv zu minen benötigt man inzwischen eine bestimmte Mining-Ausrüstung, die sogenannten ASIC-Miner.
Bitcoin-Mining wird daher fast ausschließlich von darauf spezialisierten Unternehmen betrieben. Dies hat zwei Vorteile:
- Cyberkriminelle kommen an die Rechenleistung der Unternehmen heran, was verhindert, dass sie einen Block verifizieren können.
- Die Mining-Unternehmen haben ein großes Interesse daran, dass der Bitcoin-Preis hoch ist und das Netzwerk stabil und sicher ist. Schließlich wurden große Summen in das Mining-Equipment und den dafür benötigten Strom investiert.
Die Schwierigkeit beim Mining passt sich der Anzahl der Miner im Netzwerk an: Je mehr minen, desto mehr Rechenleistung wird benötigt. Durch das Mining kommt jedoch auch der hohe Bitcoin-Stromverbrauch zustande.
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Kryptografie
Zuletzt sorgen auch kryptografische Algorithmen für die hohe Sicherheit. Für den Bitcoin wird der SHA 256-Algorithmus verwendet, welcher einen sehr komplexen Verschlüsselungsgrad bietet. Weiter sorgen private und öffentliche Schlüssel für eine klare Zuordnung, dazu wird jede Transaktion digital signiert.
2. Mögliche Angriffsvektoren auf den Bitcoin
Auch wenn das Netzwerk sehr sicher ist, gibt es zumindest in der Theorie einige Angriffsmöglichkeiten. In der nun fast 15-jährigen Geschichte kam es jedoch noch nie zu einem erfolgreichen Angriff auf das Netzwerk selbst. Wallets von Privatpersonen und auch Kryptobörsen wurden jedoch schon des Öfteren erfolgreich gehackt.
Selfish-Mining und 51-%-Angriffe
Die Miner haben mit Abstand die größte Macht im Bitcoin-Netzwerk, da sie entscheiden, welche Transaktionen zuerst in die Blöcke aufgenommen werden und die Blöcke dann verifizieren. Eine Gefahr wäre daher, dass sich eine Gruppe großer Miner zusammenschließt, um die Blockchain zu manipulieren.
Um die Blockchain komplett zu ändern, bräuchte man den Rückhalt und die Rechenleistung von 51 % des gesamten Netzwerkes. Das allein ist schon schwer zu bewerkstelligen, da der Stromverbrauch des Bitcoins etwa so hoch wie der von Polen ist.
Hinzu kommt, dass Bitcoin-Miner große Summen in den Bitcoin und in Mining-Equipment investiert haben und somit kein Interesse daran haben, dem Netzwerk zu schaden.
Zu hohe Zentralisierung
Da Bitcoin-Mining so aufwendig und kostspielig ist, gibt es immer weniger Unternehmen, die profitabel minen können. Der Kurs des BTC erreicht bislang zwar immer neue Allzeithochs, doch durch das Halving wird die Belohnung immer kleiner.
Sollten mehr und mehr Miner ihr Geschäft aufgeben und einige große Firmen alle Bitcoins schürfen, kann das zur Gefahr werden. Zum einen können die Firmen selbst Opfer eines Hackerangriffs werden und so die Stabilität gefährdet werden. Zum anderen könnten sie ihre eigenen Interessen über die des Netzwerkes stellen.
Bitcoin-Forks als Sicherheitsrisiko?
Ein Bitcoin-Fork bezeichnet eine Abspaltung einer Gruppe von der Blockchain, um ein neues Netzwerk zu gründen. Eine Fork ist damit kein Sicherheitsrisiko wie ein Cyberangriff. Die Sorge war lange, dass sich das Netzwerk in viele kleine Gruppen aufteilt und der Preis dadurch leidet.
Es gab bereits dutzende Hard-Forks des Bitcoins aufgrund von Meinungsverschiedenheiten in der Gemeinschaft. Doch keine hatte langfristig Erfolg und das Hauptnetzwerk blieb immer bestehen. Der Bitcoin-Kurs wurde bislang auch nicht nachhaltig von einer Fork geschädigt.
Mangelnde Energieversorgung als Bedrohung für den Bitcoin?
Wie bereits oben geschildert, stellen nur einige wenige Mining-Firmen den Großteil der Rechenleistung für den Proof-of-Work-Algorithmus. Viele dieser Unternehmen sind in den USA angesiedelt, da es dort in bestimmten Gebieten den günstigsten Strom gibt.
Sollte dieser jedoch ausfallen oder die Preise sehr stark ansteigen, kann dies zu einem Ausfall der Miner führen. Fallen zu viele der großen Miner aus, sinkt die Schwierigkeit, einen neuen Block zu finden, enorm, was die Sicherheit beeinträchtigt.
Steigen die Strompreise zu stark an, kann dies das Mining unrentabel machen. Viele Miner würden dann ihr Geschäft aufgeben müssen, was wiederum schlecht für das Netzwerk wäre.
3. Können Quantencomputer den Bitcoin entschlüsseln?
Das Konzept von Quantencomputern ist nicht neu und wurde bereits in den 80-er Jahren entdeckt. Bislang konnte jedoch kein leistungsstarker Quantencomputer, der frei programmierbar ist, entwickelt werden. Mit dem Quantenchip „Willow“ hat Google jedoch zuletzt Aufsehen erregt und einen großen Sprung in der Zukunftstechnologie gemacht.
Klassische Computer arbeiten mit Bits, welche nur die Zustände [0] und [1] annehmen können. Quantencomputer arbeiten hingegen mit Qubits (Quanten-Bits). Diese können gleichzeitig [0] und [1] sowie alle Zustände dazwischen sein. Dadurch wächst die Anzahl der möglichen Zustände von Quantencomputern exponentiell. Drei Qubits können 2² =8 Zustände annehmen und 300 Qubits 2^300, was bereits eine unvorstellbar hohe Zahl ist.
Von Quantencomputern werden sich große Fortschritte in Bereichen wie KI oder Simulationen versprochen. Doch wird auch befürchtet, die enorme Rechenleistung könnte für Cyberattacken auf Kryptowährungen und andere digitale Infrastrukturen genutzt werden.
Normale, zentralisierte Server wie die von Banken und Unternehmen haben den Vorteil, dass diese im Falle eines Angriffs abgeschaltet werden können. Ein dezentrales Netzwerk wie der Bitcoin kann nicht einfach abgeschaltet werden, sondern muss immer weiterlaufen. Sind Quantencomputer also eine Gefahr für die größte Kryptowährung?
Private Keys berechnen
Eine erste Bedrohung wäre, dass Quantencomputer mit ihrer enormen Rechenleistung aus dem Public Key den Private Key berechnen können. Der Public Key wird mittels des Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) vom Private Key abgeleitet. Wer den Private Key besitzt, hat die Kontrolle über die zugehörige Wallet.
Die Befürchtung bei Quantencomputern ist, dass diese leistungsstark genug sind, um den Private Key aus dem Public Key abzuleiten. Hierzu gibt es jedoch schon einige Sicherheitsmaßnahmen. Auf der Blockchain wird nicht der Public Key angezeigt, sondern die Bitcoin-Adresse, die ein Hash dessen ist.
Bitcoin-Adressen wurden im Laufe der Zeit immer wieder aktualisiert. Die neueste Form der Adresse ist Taproot. Diese bietet eine verbesserte Sicherheit und Quantenresistenz. Einen kompletten Schutz kann dies jedoch auch nicht bieten. Vermutlich würde ein Hard-Fork erforderlich sein, um den Bitcoin komplett quantensicher zu machen.
Bitcoin-Mining mit Quantencomputern
Ein Szenario wäre auch, dass die viel schnelleren Quantencomputer beim Mining zum Einsatz kommen. Unternehmen, die über solch eine Rechenmaschine verfügen, würden damit die anderen Miner verdrängen.
Da sich voraussichtlich wenige einen Quantencomputer leisten können, könnte dies zu einer starken Zentralisierung des Minings führen.
Verlorene Bitcoin-Wallets reanimieren
Die Anzahl der Bitcoins ist auf 21 Millionen begrenzt. Fast 20 Millionen wurden bereits geschürft. Davon sind jedoch eine Menge verloren gegangen, etwa weil die Passwörter vergessen wurden. Der Bitcoin-Gründer unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto hat selbst noch etwa 1,1 Millionen BTC in seinen Wallets liegen.
Da er jedoch vermutlich verstorben ist oder seine BTC auf jeden Fall nicht anrührt, werden diese BTC auch als verloren angesehen.
Die alten Transaktionen und daher die Adressen dieser Wallets sind noch auf der Blockchain gespeichert. Sollte ein Quantencomputer in der Lage sein, aus der Adresse den Private Key abzuleiten, könnte wieder auf diese alten Wallets zugegriffen werden. Für den Bitcoin-Kurs wären das schlechte Nachrichten, wenn eine so große Menge freigesetzt wird und den Markt überflutet. Dieses Szenario könnte auch nur mit einer Hard-Fork umgangen werden.
4. Welche Maßnahmen kann der Bitcoin gegen Quantencomputer treffen?
Die Theorie der Quantencomputer ist in der Informatik schon lange bekannt. Daher ist Post-Quantum-Kryptografie auch schon länger ein Thema, das Entwickler beschäftigt. Daher kommen die Gefahren eines Quantencomputers nicht überraschend.
Zudem ist es noch ein langer Weg, bis der erste richtige Quantencomputer einsatzbereit ist. Zwar wurde mit dem Quanten-Chip „Willow“ ein weiterer Schritt getätigt, die Fehlerquote ist derzeit aber zu hoch. Dennoch ist es sinnvoll, sich jetzt schon zu fragen: Wie kann ich meine Kryptowährungen gegen Quantencomputer absichern?
- Post-Quantum-Kryptography: Auch die Entwickler der Netzwerke sind sich der Gefahr bewusst und sollte diese real werden, können bestimmte Maßnahmen getroffen werden. So können die Bitcoin-Adressen beispielsweise quantensicher gestaltet werden, sodass der private Key nicht zurückgerechnet werden kann. Dies verlangt jedoch, dass du auf dem neusten Stand bleibst und deine Wallet regelmäßig aktualisierst und gegebenenfalls auf eine andere Wallet Software umsteigst.
- Professionelle Verwahrdienstleister: Krypto-Fonds oder Personen mit sehr großen Vermögen können ihre Bitcoins an einen professionellen Verwahrdienstleister geben. Dieser sichert die Coins nochmal anders ab und wird höchstwahrscheinlich besser auf Quantencomputer vorbereitet sein. Der Service kostet aber auch einiges und lohnt sich daher erst ab einer bestimmten Summe.
- Multi-Signature-Wallets: Benötigst du für eine Transaktion die Zustimmung von mehreren Wallets erhöht dies die Sicherheit. Auf die Weise müsste der Quantencomputer den Private Key von mehreren Adressen herausfinden.
- Krypto-Versicherungen: Zudem kann man seine Kryptowährungen gegen Hackerangriffe versichern lassen. Dies ist meistens aber nur für Fonds oder Kryptobörsen interessant.
- Public Key nur einmal verwenden: änderst du stetig deine Public Key, kann der Quantencomputer nicht aus deinen alten deinen Private Key zurückrechnen.
- Neuigkeiten verfolgen: Wenn du immer auf dem neusten bleibst, wirst du vorzeitig gegen eine Bedrohung durch Quantencomputer gewarnt werden, da die Krypto-Community auch ein Auge darauf haben wird.
Praktische Sicherheitsmaßnahmen – So sicherst du deine Bitcoins ab
Allgemein gibt es einige einfache Sicherheitsmaßnahmen, die dich vor Bitcoin-Hackerangriffe ohne Quantencomputer absichern. Dazu gehören:
- Hardware-Wallets
- Sichere Passwörter
- Auswahl von seriösen Kryptobörsen und Krypto-Wallets
- Backup-Strategien zurechtlegen und die Seed-Phrase gut aufbewahren
5. Zukünftige Gefahren für den Bitcoin
Mit fortschreitender Technik steigen sowohl die Möglichkeiten, Hackerangriffe durchzuführen als auch sich gegen diese zu verteidigen. Auch in Zukunft wird es immer wieder Bedrohungen für den Bitcoin geben.
Ist KI eine Gefahr für den Bitcoin?
Auch die immer weiter fortgeschrittenen KI-Modelle könnten theoretisch eine Gefahr werden. Zum einen könnten die Modelle ähnlich wie ein Quantencomputer versuchen, Private Keys aus den Public Keys zu errechnen.
Ferner könnten Hacker die KI als Unterstützung nutzen, um Sicherheitslücken zu finden. Bislang gab es jedoch noch keinen erfolgreichen Angriff mit künstlicher Intelligenz auf den Bitcoin.
Politische Risiken
Eine realistischere Gefahr für den Bitcoin als die KI sind politische Faktoren. Das Bitcoin-Mining wurde bereits in Ländern wie China oder Russland verboten und einige Staaten sehen in der Kryptowährung eine Bedrohung für ihr eigenes Geldsystem.
Sollten Regierungen weltweit die Gesetzeslage zum Nachteil des Bitcoins ausrichten, könnte dies dem Netzwerk sehr schaden. Derzeit sieht aber besonders in den USA die Stimmungslage eher positiv für Kryptowährungen aus.
Ablösung durch ein anderes Netzwerk
Ist keine Sicherheitsgefahr an sich, doch sollte eine andere Kryptowährung die Massen hinter sich vereinen, könnte der Bitcoin massiv an Wert verlieren. Derzeit steht Bitcoin jedoch unangefochten auf der Nummer 1 und auch Ethereum kommt nicht annähernd an die Marktkapitalisierung heran.
6. Fazit: Der Bitcoin ist die wohl sicherste Kryptowährung
Eine 100 % Sicherheit kann es nie geben. Die Funktionsweise des Bitcoins und die Größe des Netzwerks bieten zusammen den höchsten Sicherheitsstandard. Das Netzwerk selbst wurde daher noch nie Opfer eines Cyberangriffs. Dafür wurden schon häufiger Krypto-Wallets und auch einige der besten Bitcoin-Börsen gehackt.
Quantencomputer sorgen zwar in der Theorie für Probleme, sind aber in der Praxis noch nicht fortgeschritten genug. Die Krypto-Community ist sich zudem der Gefahr schon lange bewusst, sodass verschiedene Maßnahmen bereitstehen. Auch die künstliche Intelligenz stellt derzeit noch keine Gefahr für den Bitcoin dar. Dieser kann deshalb weiterhin als sehr sicher angesehen werden.
