Xinxin Fan arbeitet an der Quantensicherung von Ethereum mittels hash-basierter Zero-Knowledge-Proofs, die Transaktionen verifizieren, ohne sensible Daten offenzulegen. Vorschläge zur schrittweisen Migration, inklusive eines neuen Transaktionstyps und Skalierungsverbesserungen durch Proof-Aggregation, wurden auf der ICBC 2024 vorgestellt und auf Springer Professional veröffentlicht. Trotz Herausforderungen bezüglich Rechenintensität und Beweisgröße versprechen diese Verfahren die langfristige Sicherheit von Ethereum im Quantencomputer-Zeitalter.
Die Sicherheit von Blockchain-Technologien, insbesondere von Ethereum, im Angesicht des Quantencomputings ist ein zunehmend relevantes Thema. Aktuelle kryptographische Verfahren, wie der Elliptic Curve Digital Signing Algorithm (ECDSA), der auf Ethereum für die Absicherung von Transaktionen und Proof-of-Stake (PoS) Konsensprotokollen verwendet wird, sind potenziell anfällig für Angriffe durch Quantencomputer. Wie Cointelegraph berichtet, arbeitet Xinxin Fan, Head of Cryptography bei IoTeX, an Lösungen, um Ethereum quantensicher zu machen. Ein vielversprechender Ansatz hierfür ist die Anwendung von hash-basierten Zero-Knowledge-Proofs.
Zero-Knowledge-Proofs ermöglichen es, die Gültigkeit einer Aussage zu beweisen, ohne dabei Informationen über die Aussage selbst preiszugeben. Im Kontext von Ethereum könnten diese Beweise verwendet werden, um Transaktionen zu verifizieren, ohne die sensiblen Daten der Transaktion offenzulegen. Hash-basierte Zero-Knowledge-Proofs gelten als besonders widerstandsfähig gegen Angriffe von Quantencomputern, da sie auf kryptographischen Hashfunktionen basieren, die als quantensicher gelten.
In einem Konferenzbeitrag zur "International Conference on Blockchain (ICBC 2024)", der auch auf Springer Professional veröffentlicht wurde, präsentieren Fan und seine Kollegen zwei Vorschläge für eine schrittweise Migration von Ethereum zu Post-Quantum-Sicherheit. Der erste Vorschlag beinhaltet die Einführung eines neuen Ethereum-Transaktionstyps, der einen quantensicheren Zero-Knowledge-Proof enthält. Der zweite Vorschlag zielt darauf ab, die Skalierbarkeit des Systems durch Proof-Aggregation und Zero-Knowledge-Rollups weiter zu verbessern. Ein wichtiger Aspekt beider Vorschläge ist die Rückwärtskompatibilität, um die bestehenden Ethereum-Systeme möglichst wenig zu beeinträchtigen.
Die Implementierung von Zero-Knowledge-Proofs auf Ethereum birgt jedoch auch Herausforderungen. Die Generierung der Beweise kann rechenintensiv sein und die Größe der Beweise kann die Skalierbarkeit des Netzwerks beeinflussen. Fan und sein Team haben erste Evaluierungsergebnisse ihrer Vorschläge auf der Microsoft Azure Cloud-Plattform durchgeführt und arbeiten an der Optimierung der Beweisgenerierungszeit und der Beweisgröße. Wie in der Publikation auf Springer Professional erläutert wird, wurden die Tests auf Microsoft Azure durchgeführt, um die Praxistauglichkeit der Lösungen zu untersuchen.
Die Forschung im Bereich der Post-Quantum-Kryptographie ist von entscheidender Bedeutung für die Zukunft von Blockchain-Technologien. Die Entwicklung und Implementierung quantensicherer Verfahren, wie der von Fan vorgeschlagenen hash-basierten Zero-Knowledge-Proofs, ist essentiell, um die langfristige Sicherheit und Integrität von Ethereum und anderen Blockchain-Plattformen zu gewährleisten.
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