XRP Ledger gegen Quantencomputer: Transaktionen 213 Prozent größer

Der Weg des XRP Ledger zur Post-Quanten-Kryptografie

Die Studie zum Schutz vor Quantencomputern gehört zur Protokoll-Roadmap 2027 der Stiftung. Sie untersucht, wie sich ML-DSA-44, ein standardisiertes Post-Quanten-Verfahren für digitale Signaturen, für alle Konten, Validatoren und Herausgeber von Validatorlisten der Blockchain einführen ließe.

Mit der Änderung könnten Nutzer und Netzbetreiber ihre bisherigen kryptografischen Schlüssel durch neue ersetzen, die auch ausreichend leistungsfähigen Quantencomputern standhalten sollen.

Die Studie knüpft an das Ziel an, das Ripple im April ausgegeben hatte: bis 2028 vollständig auf Post-Quanten-Signaturen vorbereitet zu sein. Sie schätzt aber genauer ab, wie viel Arbeit dafür nötig ist.

Derzeit signieren Konten auf dem XRP Ledger mit den Verfahren secp256k1 oder Ed25519. Beide ließen sich theoretisch mit einem ausreichend großen Quantencomputer brechen, auf dem der Shor-Algorithmus läuft.

Die Sorge reicht über einzelne XRP-Wallets hinaus. Validatoren bestätigen Transaktionen und stimmen den Konsens des Netzwerks mit kryptografischen Signaturen ab, die Herausgeber vertrauenswürdiger Validatorlisten legen fest, welche Betreiber daran teilnehmen. Ein erfolgreicher Angriff auf diese Systeme könnte es Angreifern ermöglichen, sich als echte Konten oder Validatoren auszugeben, und damit die Sicherheit des Netzwerks untergraben.

Die Stiftung will deshalb ML-DSA-44 für all diese Systeme einführen, damit Nutzer umziehen können, bevor die bisherigen Schutzmechanismen angreifbar werden. Das Upgrade hätte allerdings einen hohen technischen Preis.

Laut der Studie würde eine Transaktion mit den vorgeschlagenen quantenresistenten Signaturen rund 5.331 Byte belegen, eine gewöhnliche Zahlung dagegen 1.704 Byte. Das ist ein Plus von rund 213 Prozent, das Bandbreite, Speicherung der Transaktionshistorie und Betriebskosten belasten könnte.

Für die Umsetzung veranschlagt die Stiftung etwa 640 Stunden Entwicklung und 400 Stunden Prüfung durch Ripple. Prüfung, Audit, eine Referenzimplementierung und die Anpassung von Ledger und Wallets würden zusammen 215.000 bis 255.000 Dollar (rund 193.000 bis 229.000 Euro) kosten, die Entwicklungsstunden nicht eingerechnet.

Offen sind laut der Studie noch Fragen zu Gebühren, zum Umzug der Konten und zur Kompatibilität mit bestehender Software. Weil die Gebühren auf dem XRP Ledger nicht mit der Größe einer Transaktion steigen, trüge eine quantensichere Transaktion rund 3,7 Kilobyte mehr Daten zum selben Grundpreis. Zudem genügt es nicht, einem Konto einen quantenresistenten regulären Schlüssel hinzuzufügen, solange sein ursprünglicher, angreifbarer Hauptschlüssel aktiv bleibt. Eine Implementierung lief bereits im Testnetz Alphanet, vor einer Einführung sind aber weitere Entwicklung und Sicherheitsprüfungen nötig.

Die Protokoll-Roadmap der Stiftung sieht für das erste Halbjahr 2027 eine Studie zum Umzug der Konten vor, Entwicklung, Prüfung und Audit sollen Ende 2027 oder 2028 folgen. Einen Termin für die Aktivierung im Hauptnetz nennt sie nicht.

Ripple hatte im April einen Plan in vier Phasen vorgestellt, von Notfallvorkehrungen für einen plötzlichen Bruch der Kryptografie über Experimente bis zum vollständigen Übergang bis spätestens 2028. Im Mai begann Ripple zudem mit dem Sicherheitsunternehmen Project Eleven zu arbeiten. Die Zusammenarbeit umfasst eine Prüfung von Validatoren, Verwahrung, Netzwerk und Wallets, hybride Signaturen aus klassischen und Post-Quanten-Verfahren sowie den Prototyp einer quantensicheren Verwahr-Wallet.

Blockchains bereiten sich auf die Post-Quanten-Ära vor

Das XRP Ledger ist nicht das einzige Netzwerk, das sich auf die Gefahr vorbereitet. Bitcoin-Entwickler diskutieren BIP 360, einen Vorschlag für einen neuen Output-Typ, der öffentliche Schlüssel seltener preisgibt. Am 9. November schlug ein langjähriger Bitcoin-Core-Entwickler vor, versteckte „Quanten-Landminen“ zu legen, die Diebstähle mit Quantencomputern zu teuren Fehlschlägen machen sollen, wie Bitcoin.com News berichtete. Ethereum hat die Quantenresistenz in seine längerfristige Roadmap aufgenommen, die Änderungen an Validatoren und Kontoauthentifizierung zielen auf größere Upgrades um 2029.

Die Entwickler von Solana haben das Post-Quanten-Signaturverfahren Falcon untersucht. Starknet prüft einen möglichen Wechsel von einer Layer-2-Lösung auf Ethereum zu einer eigenständigen Layer-1-Blockchain, unter anderem, um mehr Kontrolle über seine Roadmap zur Post-Quanten-Sicherheit zu bekommen.

Auch in Europa läuft die Umstellung an. Nach dem gemeinsamen Fahrplan der EU-Mitgliedstaaten sollen diese bis Ende 2026 mit dem Übergang zur Post-Quanten-Kryptografie beginnen und Systeme mit hohem Risiko spätestens 2030 umgestellt haben. Die EU-Polizeibehörde Europol hält einen Zusammenbruch von Kryptowährungen durch Quantencomputer zwar für unwahrscheinlich, sieht aber die Schlüssel der Wallets als Schwachstelle.

Bislang hat kein Quantencomputer bewiesen, dass er die Kryptografie großer Blockchains brechen kann. Die XRP Ledger Foundation hält eine frühe Vorbereitung dennoch für nötig, weil der Austausch kryptografischer Verfahren in einem laufenden Netzwerk Jahre dauern könne.

Gelingt die Umsetzung, könnte das XRP Ledger eine der ersten großen Blockchains werden, die quantensichere Signaturen direkt im Protokoll unterstützt, für gewöhnliche Konten ebenso wie für Validatoren.