Wird die Quantenüberlegenheit zum Problem?

DMZ –  DIGITAL / TECHNIK ¦ Maya West ¦         

Klassische Verschlüsselungsverfahren sehen seit Jahren verschiedene Sicherheitsstufen vor. Keine Verschlüsselung ist unknackbar, es geht nur lediglich, in etwa wie beim Fahrraddiebstahl, darum es dem Angreifer so schwer wie möglich zu machen, ungefähr so das es sich für den Angreifer nicht mehr lohnen kann. Will man zum Beispiel die Verschlüsselung von wichtigen Dokumenten knacken, so ist das in der Regel kein Problem. Selbst ein gut und mehrfach verschlüsseltes Word-Dokument kann prinzipiell gesehen Jeder PC Nutzer mit der Muße sich ein wenig einzulesen, technischer Sachverstand vorausgesetzt, ohne große Probleme mit dem heimischen PC knacken.

Das Problem an der Sache ist lediglich die Zeit die hierfür benötigt wird. Als Beispiel gilt hier mal ein typisches Passwort um z.B. auf einer großen Firma den Urlaubsplan zu verschlüsseln. Wir nehmen hier die Seite Checkdeinpasswort als Grundlage die uns verrät das das Passwort für besagten Urlaubsplan, bestehend aus einem Wort und einer Zahl innerhalb von 6 Sekunden von einem herkömmlichen PC geknackt werden könnte. Im direkten Gegensatz hierzu nehmen wir einen zufälligen Bitcoin Schlüssel, von dem jedes Konto mit 2 Schlüsseln gesichert ist, hier bräuchte ein herkömmlicher PC 27 Septillionen Jahre wobei alleine die Bezeichnung dieser Zahl vollkommen irrsinnig klingt (Eine Septillion ist eine Zahl gefolgt von 42 weiteren Stellen). Die bisherige Zeit im Universum würde nicht ausreichen um dieses Passwort zu knacken.

Die Quantentechnologie wächst jedoch unaufhaltsam und Hersteller IBM hat bereits für 2023 einen kommerziellen Quantencomputer mit 1.000 QBits Leistung angekündigt. Ob das gehalten werden kann ist eine andere Frage, aber die Entwicklung geht in diese Richtung. Wichtig hierbei die kommerzielle Nutzbarkeit und nicht das Entwicklungsstadium, denn hier sind chinesische und amerikanische Unternehmen massiv weiter als IBM es bisher offen zugegeben hat. Experten sind sich sicher das für ein knacken des Bitcoincode eine Rechenleistung von mindestens 4.000 Qbits notwendig wäre. Das lässt sich unter anderem am verwendeten Verschlüsselungslogarhytmus SHA256 und dem ECDSA (elliptical curve digital signature algorythm) ableiten, die zum erstellen neuer Transaktionen und öffentlicher Schlüssel für das Bitcoin System verwendet werden.

Hierzu muss man wissen das ein Quantencomputer auf eine andere Art und Weise arbeitet als ein herkömmlicher PC, was es auch nicht einfacher macht damit zu arbeiten und/oder eine Brücke zwischen klassischen Systemen und Quantencomputern zu schlagen. Der Quantencomputer ist in der Lage Informationen in verschiedenen Quantenzuständen gleichzeitig abzulegen. Dadurch sind einzelne QBit in der Lage mehrere Zustände gleichzeitig anzunehmen. Ihre Interaktion untereinander erfolgt dabei quasi ohne Zeitverlust. Die hierbei entstehende Leistung birgt zwar auch gewisse Fehlerquellen, diese können aber mittlerweile zuverlässig, durch Mehrfach Berechnung und Kontrollrechnungen ausgeglichen werden.

Das bedeutet das wir derzeit gar nicht so weit davon entfernt sind das Quantencomputer Verschlüsselungen untergraben und aufknacken könnten wie ein Autoreifen eine hohle Nuss. Dennoch ist das kein Grund zur Sorge! Das Problem ist nicht neu und bereits seit vielen Jahren in der Diskussion. Wie Sicherheitsexperten von SAP Deutschland bereits vorgeschlagen haben muss es einen Punkt geben an dem die Blockchain eingefroren wird. Hieraus resultiert dann eine komplette Umstellung auf ein neues System, einen Quantensicheren Codierungsvorgang. Das ist vor allem für langlebige Blockchains in Zukunft wichtig. Eine solch langlebige Blockchain ist der Bitcoin. Normalerweise wäre es unmöglich Transaktionen in der Bitcoin Blockchain zu untergraben und nachträglich historische Daten zu verändern, da diese nicht signiert werden können. Die Signatur jeder Transaktion und jedes Blocks ist unter verschiedenen Verschlüsselungen dezentral gelagert, so das es praktisch zwar möglich ist einen Block zu verändern, aber dieser Block nie als Information in die Blockchain einfließen kann, weil man dazu mehr als 50% des gesamten Netzwerks kontrollieren müsste, denn die Mehrheitsentscheidung der gespeicherten Blockchains würde die veränderte Transaktion ablehnen und so dafür sorgen das sie sicher bleibt. Quantencomputer könnten das allerdings umgehen, bzw. zeitglich entsprechend in vielen Blöcken abändern, so das die Änderungen authentisch wirken würden und vom System eingepflegt würden.

Allerdings sind schon jetzt Experten rund um den Globus damit beschäftigt Post-Quantum-Algorithmen zu entwickeln um zukünftig Verschlüsselungsverfahren sicher zu gestalten, denn Eines ist auf jeden Fall sicher! Fallen Bitcoin und co. dem Quantencomputer zum Opfer, auch nur theoretisch sind alle anderen Verschlüsselungen, von Dokumenten, E-Mails, Konten, Aktiendepots und so weiter längst hinfällig.