Quantum computing, een nieuwe uitdaging voor cryptografie?

De bitcoin koers gaat door het dak en dat maakt het verleidelijk om het over de prijs te hebben. Afgelopen week beschreven we de investeringen in bitcoin door grote instituten, hoog tijd voor ons om in de blogpost weer eens een ander onderwerp aan te snijden. Inmiddels zit er voor meer dan $500 miljard aan waarde in het bitcoin-netwerk opgesloten. Maar wat zorgt eigenlijk voor de beveiliging van al die waarde? Bitcoin is een decentrale vorm van geld waarbij je niet op andere mensen hoeft te vertrouwen. Het heeft iets magisch, maar dat is het natuurlijk niet. Bitcoin wordt in essentie beschermd door moderne cryptografie met gigantische getallen als basis. Je kunt die gigantische getallen zien als enorme muren die bitcoin beschermen omdat het onmogelijk is om ze te raden.

Zelfs als het ons lukt om de krachtigste computer te bouwen die in theorie kan bestaan en alle energie van de zon kunnen gebruiken om de muur van getallen om bitcoin te kraken, dan zou er na 100 miljard jaar nog steeds maar een kans van 25% zijn dat er slechts een deel van de muur gevallen is. Om Satoshi Nakamoto te quoten: “SHA-256 is very strong. It’s not like the incremental step from MD5 to SHA1. It can last several decades unless there’s some massive breakthrough attack.” 

Computerwetenschapper en cryptograaf Bruce Schneier over de kracht van grote getallen

Het is fascinerend dat het bitcoin-netwerk wordt beschermd door grote getallen. Om beter te begrijpen hoe krachtig die getallen zijn is het interessant om een quote van expert op dit gebied Bruce Schneier aan te halen. 

“Deze getallen hebben niets te maken met technologie; ze gaan voorbij de grenzen van de thermodynamica. Dit betekent dat het onmogelijk is om deze verdedigingsmuren te breken met brute computerkracht, totdat computers gemaakt worden van iets anders dan materie en ze iets anders bezetten dan ruimte.”

Het is belangrijk om te begrijpen wat Schneier hier zegt. Er is geen fysieke kracht, zelfs niet in theorie, die het mogelijk maakt om de verdedigingsmuren dan bitcoin te breken. Cryptografie is op zichzelf al een rabbit hole waar je jezelf compleet in kunt verliezen, super interessant.

Wat is quantum computing?

Quantum computing is een bijzonder beestje waar veel misverstanden over bestaan. Computers zoals we die nu kennen bestaan volledig uit ééntjes en nulletjes. Fysieke bits die alleen 1 of 0 kunnen zijn. Quantum computing maakt gebruikt van qubits, dat zijn bits die tegelijkertijd zowel 1 als 0 kunnen zijn. Dit heeft voordelen, maar er gaat ook informatie door verloren.

Quantum computers zijn niet op alle vlakken beter dan klassieke computers, integendeel zelfs. Quantum computers kunnen bepaalde taakjes misschien beter uitvoeren, maar het zijn geen supercomputers die alles beter kunnen dan de huidige generatie. Sommige vormen van encryptie zijn in de toekomst in potentie kwetsbaar voor quantum computing, maar het SHA-256 algoritme dat bitcoin gebruikt is dat niet. De meest efficiënte theoretische implementatie van een quantum computer is minder geschikt dan de meest efficiënte theoretische implementatie van een klassieke computer als het aankomt op het breken van SHA-256.

Quantum computing zou in theorie wel een bedreiging kunnen vormen voor ECDSA, de cryptografie die bitcoin gebruikt voor het generen van public en private keys. Zodra je een public key hergebruikt is deze in theorie niet beschermd tegen quantum computing. Op dit moment is het nog geen serieuze bedreiging, maar het is sowieso een goed gebruik om nooit twee keer dezelfde public key te gebruiken.

Hoe kan bitcoin zich wapenen tegen eventuele dreigingen?

Het is onwaarschijnlijk dat de moderne cryptografie die bitcoin beschermd wordt gebroken, maar het is een scenario waar we rekening mee moeten houden. Niets is zeker. Vanaf de begindagen van bitcoin zijn er dan ook al mensen die nadenken over deze problematiek.

Als quantum computing bijvoorbeeld op een punt dreigt te komen dat het niet meer handig is om ECDSA te gebruiken voor public en private keys, dan kunnen we overstappen op andere vormen van cryptografie. RSA-sleutels zijn bijvoorbeeld een alternatief. Het probleem daarmee is dat ze veel meer ruimte innemen om dezelfde veiligheid te kunnen garanderen. Met RSA-sleutels zou bitcoin dus minder efficiënt worden. Maar veiligheid gaat voor alles en als het nodig blijkt te zijn om het bestaan van bitcoin te redden, dan is dit zeker een optie.

Maar het belangrijkste om te onthouden is dat quantum computing de huidige encryptiestandaarden niet meteen onbruikbaar maakt. Zodra quantum computers serieuze vormen beginnen aan te nemen kunnen we echter overstappen op post-quantum cryptografie dus een serieuze dreiging is het niet voor bitcoin. Wel een interessant onderwerp om in de gaten te houden!

undefined

De luistertip van de week

Nu we toch meer op het technische vlak bezig zijn is dit wel een goed moment om de podcast van Nederlanders Sjors Provoost en Aaron van Wirdum te pluggen. Deze twee legends binnen de bitcoin-wereld hebben sinds dit jaar een Engelstalige podcast waarin ze vrijwel iedere week een technische bitcoin-onderwerp beetpakken en zo simpel mogelijk uitleggen. Als je meer wil leren over hoe bitcoin achter de schermen werkt, dan is deze podcast zeker het luisteren waard! 

De bitcoin koersblik

Op het moment van schrijven hangen we rond de $28.000 en kunnen we de magische grens van $30.000 al bijna ruiken! Het zou toch lekker zijn als we daar voor het einde van het jaar nog even doorheen knallen. Al lijkt bitcoin het de afgelopen dagen nog een beetje spannend te vinden boven de $28.000 gezien de korte perioden die we boven die grens hebben bewogen. Maar voorlopig hebben we niets te klagen. Bitcoin is bijna 280% gestegen ten opzichte van het begin van 2020 en de afgelopen 30 dagen 50%. We zijn bezig aan een fantastische run en niemand kan voorspellen waar dit gaat eindigen. Al die grote bedrijven die stuk voor stuk bitcoin op de balans zetten. Legendes uit het investeringswereldje die ineens positief zijn over bitcoin en zelfs grote sporters die de helft van hun miljoenensalaris in bitcoin ontvangen. Het lijkt erop alsof de wereld bitcoin omarmt.

Dat was hem dan voor deze week! Een iets langere blogpost dan je van ons gewend bent, maar soms heb je van die onderwerpen die wat meer woorden nodig hebben. Als je investeert is het belangrijk om ook de risico’s en gevaren van je investering goed in kaart te brengen en daar hopen wij met onze blogpost ook aan bij te dragen. Mocht je zelf nog met vragen zitten of heb je een leuke suggestie voor een onderwerp van een toekomstige blogpost? Schroom dan niet om even op dit mailtje te sturen, we staan altijd open voor goede input. Voor nu rest ons niets anders dan jou een fantastisch uiteinde van het jaar te wensen. Maak er een mooie avond van morgen en laten we hopen dat 2021 weer een fantastisch jaar gaat worden voor de mensheid (en bitcoin). We zien elkaar weer in het nieuwe jaar!