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Kryptografie-Schlüssel

Was ist eigentlich … Kryptografie beim Bitcoin?

Die Technologie des Bitcoin beruht auf der Blockchain. Dabei handelt es sich um eine dezentrale Datenbank, die kryptografisch gesichert ist. Die Erkenntnisse der Kryptografie bilden also die Basis des Bitcoin. Aber was genau ist eigentlich Kryptografie und warum ist es so extrem unwahrscheinlich, dass die Bitcoin-Blockchain durch Hacker manipuliert werden kann?

Wie Kryptografie entstanden ist: Wunsch nach sicherer Verschlüsselung

Es ist ein sehr menschliches Bedürfnis, über diskrete Informationskanäle zu verfügen. In der mündlichen Kommunikation ist das noch relativ einfach: Man vertraut Menschen Informationen an, von denen man sicher ist, dass sie diese ohne Einwilligung nicht weitertragen. Wenn man jedoch die Informationen physikalischen Zwischenträgern – Brief, Telefon, E-Mail – anvertraut, wird es schwieriger. Denn bei diesen Trägermedien sind dritte Personen beteiligt. Als Absender will man sicher sein, dass die Informationen vertraulich bleiben. 

Kryptografie ist eine Technologie zur Verschlüsselung von Informationen, damit geheim bleibt, was geheim bleiben soll. Kryptografie will ermöglichen, dass allein der Absender einer Botschaft bestimmt, wer diese lesen kann. Diese Geheimhaltungsfunktion soll technologisch abgesichert werden und nicht nur moralisch oder rechtlich. 

Kryptografie ist im IT-Zeitalter, das auf der Vernetzung von Computern beruht, eine wichtige Anwendung. Elektronische Nachrichten und Dokumente wandern im Internet über viele Kanäle, wenn sie versendet werden. Sind alle Kanäle zuverlässig und diskret? Kryptografie will den Zweifel daran mit mathematischen Verfahren zur Verschlüsselung der versendeten Inhalte ausräumen. Deshalb wurden Werkzeuge entwickelt, die inzwischen auch dazu dienen, die Blockchain des Bitcoin zu schützen. 

Asymmetrische Verschlüsselung der Bitcoin-Blockchain

Bei der Kryptografie für die Blockchain des Bitcoin kommen komplexe und ausgefeilte mathematische Methoden zum Einsatz. Man spricht in diesem Fall von der sogenannten asymmetrischen Verschlüsselung. Bei dem Verfahren der asymmetrischen Verschlüsselung werden zwei unterschiedliche Schlüssel verwendet, einer für die Verschlüsselung und einer für die Entschlüsselung. Die Besonderheit dabei ist, dass der Schlüssel für die Verschlüsselung öffentlich ist. Nur der Schlüssel für die Entschlüsselung ist geheim und er ist individuell. Das ist der so genannte Private Key, den zum Beispiel jeder Inhaber von Kryptowährungen besitzt, um auf diese zuzugreifen. Diesen Private Key muss man sehr sorgsam hüten, denn bei einem Verlust kann der Schlüssel nicht durch einen anderen ersetzt werden. Das ist schlicht unmöglich. Die Währungseinheiten wären in dem Fall zwar nicht durch Diebstahl oder ähnliches verloren gegangen, jedoch ist und bleibt es dem Inhaber unmöglich, auf diese zuzugreifen. Der Code ist unknackbar. Bei der BISON App ist allerdings kein Private Key notwendig. Denn wie die Bitcoin selbst werden auch die Private Keys der Nutzer von BISON, bzw. der weiteren Börse Stuttgart Tochter Blocknox aufbewahrt. Der Nutzer der BISON App benötigt für den Handel und das Versenden von Bitcoin (Crypto Out) nur seine persönlichen Login-Daten. Außerdem wird hierbei auf das 2FA (Zwei-Faktor Authentifizierung) zurückgegriffen. Der Private Key ist also zuverlässig und einfach aufbewahrt. BISON User nutzen Kryptografie, ohne sich über die komplexe Handhabung Gedanken machen zu müssen.

Die Macht der Mathematik: Bitcoin quasi unhackbar

Moderne Verschlüsselungsmethoden, wie sie zum Beispiel auch bei der Blockchain des Bitcoin verwendet werden, basieren auf mathematischen Formeln. Diese können eine sehr große Macht entfalten. Das bedeutet konkret: Selbst wenn einem sämtliche, aktuell auf der Erde verfügbaren Rechner zur Verfügung stehen, benötigt man viele Jahre, um bestimmte mathematische Verschlüsselungsrätsel zu lösen. Ein Beispiel ist die Faktorisierung. Dabei werden zwei sehr große Primzahlen miteinander multipliziert, sagen wir mit jeweils 300 Stellen. Das Produkt dieser Multiplikation besteht daher aus einer entsprechend sehr sehr großen Zahl. Die Multiplikation an sich lässt sich noch relativ einfach bewerkstelligen. Das kryptografische Rätsel besteht nun darin, dass nur das Produkt bekannt ist und man daraus die beiden Faktoren der Multiplikation berechnen muss. Das ist nahezu unmöglich bzw. lässt es sich nur mit unvorstellbarem Aufwand berechnen. Die größte Zahl, bei der das Problem der Faktorisierung jemals gelöst wurde, hat laut Heise 200 Stellen.

Bei der Blockchain des Bitcoin existiert nur eine Möglichkeit, das kryptografische Rätsel, auf der die Verschlüsselung basiert, unrechtmäßig zu knacken, nämlich mit einer so genannten Brute-Force-Attacke, also mit „nackter Gewalt“. Das bedeutet, dass man ganz simpel alle vorhandenen Möglichkeiten ausprobiert, die eine Lösung sein könnten. Wenn eine Kombination nicht zum Ziel führt, nimmt man die nächste. Man berechnet also Lösungen und probiert sie aus. Im Fall der Blockchain des Bitcoin führt das aber zu einer unvorstellbar großen Menge an Rechenvorgängen.

Man würde riesige Mengen elektrischer Energie verbrauchen, um die Rechner zu betreiben, die das kryptografische Rätsel per Zufall lösen. Es gilt als sicher, dass die Energie mehrerer Sonnen nötig wäre, zu verbrauchen in hunderten Jahren. Das bedeutet, dass die Blockchain des Bitcoin nach menschlichem Ermessen unhackbar ist. Die Macht der großen Zahlen, die in die Verschlüsselungsmethoden der Blockchain eingebaut sind, macht es möglich.

Video der Börse Stuttgart zu Kryptografie

Diese Folge aus der Video-Reihe Krypto-Update der Börse Stuttgart beschäftigt sich mit so genannten Quantencomputern. Diese superschnelle Technologie, deren Entwicklung noch ganz am Anfang steht, könnte geeignet sein, die kryptografische Verschlüsselung der Bitcoin-Blockchain auszuhebeln. Ein interessantes Interview, das einen guten Einblick in die Macht der Kryptografie vermittelt.