BNB Smart Chain beweist: Quantensichere Kryptowährung funktioniert trotz 50-prozentigem Durchsatzrückgang

BNB Smart Chain treibt Tests zur Quantensicherheit voran

Die Entwickler der BNB Smart Chain haben einen groß angelegten Test der quantenresistenten Kryptografie abgeschlossen und damit einen der bislang deutlichsten Beweise dafür geliefert, dass Blockchain-Netzwerke von anfälligen Verschlüsselungssystemen weg migrieren können, bevor Quantencomputer zu einer praktischen Bedrohung werden. Im Mittelpunkt der Forschung steht der Ersatz der derzeit zur Sicherung von Transaktionen und des Validator-Konsenses verwendeten kryptografischen Algorithmen durch postquanten-Alternativen, die vom US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology standardisiert wurden.

Während sich Experten weitgehend einig sind, dass Quantencomputer, die in der Lage sind, moderne Blockchain-Verschlüsselung zu knacken, noch Jahre entfernt sind, hat die Branche begonnen, sich auf eine Zukunft vorzubereiten, in der aktuelle Systeme wie ECDSA- und BLS-Signaturen möglicherweise nicht mehr sicher sind. Shors Algorithmus, eine Quantencomputing-Technik, ist theoretisch in der Lage, die elliptische Kurvenkryptografie zu kompromittieren, auf der die meisten großen Blockchain-Netzwerke basieren.

Der Vorschlag der BNB Smart Chain ersetzt traditionelle Transaktionssignaturen durch ML-DSA-44, einen gitterbasierten Signaturalgorithmus, der im Rahmen des NIST-Standards FIPS 204 standardisiert ist. Gleichzeitig wird die Stimmenaggregation auf der Konsensschicht mithilfe von pqSTARK-Beweisen verbessert.

Die Änderungen verbessern die theoretische Widerstandsfähigkeit gegen Quantenangriffe erheblich, zeigen aber auch die praktischen Grenzen der heutigen Blockchain-Infrastruktur auf. Unter dem neuen Rahmenwerk steigt die durchschnittliche Transaktionsgröße von etwa 110 Byte auf etwa 2,5 Kilobyte. Auf Netzwerkebene erhöhen sich die Blockgrößen bei gleicher Transaktionslast von etwa 130 Kilobyte auf fast 2 Megabyte.

In Tests sank der Durchsatz je nach Auslastungsbedingungen um 40 % bis 50 %. Die regionenübergreifende Leistung war am stärksten betroffen, da größere Blöcke mehr Zeit benötigten, um sich über geografisch verteilte Validator-Knoten zu verbreiten. Dennoch sagten die Entwickler, die Ergebnisse zeigten, dass eine quantensichere Migration unter Verwendung aktueller Standards und Infrastruktur technisch machbar sei.

Quantentest bewahrt Kompatibilität mit bestehender Blockchain-Architektur

Einer der wichtigsten Durchbrüche gelang auf der Konsensschicht. Obwohl einzelne postquanten-sichere Signaturen wesentlich größer sind als bestehende kryptografische Signaturen, reduzierte die Aggregation durch pqSTARK-Komprimierung den Kommunikationsaufwand der Validatoren auf ein überschaubares Maß. In einem Beispiel wurden sechs Validator-Signaturen mit einer Gesamtgröße von 14,5 Kilobyte zu einem Nachweis von etwa 340 Byte komprimiert, was einem Kompressionsverhältnis von etwa 43:1 entspricht.

Der Vorschlag bewahrt zudem die Kompatibilität mit bestehenden Blockchain-Tools. Wallet-Adressen bleiben unverändert bei 20 Byte und basieren weiterhin auf dem keccak-256-Format, was bedeutet, dass die meisten Wallets, SDKs und die RPC-Infrastruktur keine wesentlichen Neugestaltungen erfordern würden. Entwickler entschieden sich aus Effizienzgründen für ML-DSA-44 anstelle von Varianten mit höherer Sicherheit. Während stärkere Versionen einen höheren theoretischen Schutz bieten, erzeugen sie auch wesentlich größere Signaturen, die den Durchsatz weiter verringern würden. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass ML-DSA-44 eine ausreichende Sicherheitsmarge bietet, da kryptografisch relevante Quantencomputer Schätzungen zufolge noch mindestens ein Jahrzehnt entfernt sind. Die Arbeit spiegelt einen wachsenden Trend in der Branche hin zu langfristiger Kryptografie wider, da Blockchain-Netzwerke evaluieren, wie sich bestehende Architekturen unter quantenresistenten Modellen verhalten würden.