Was ist ein öffentlicher Schlüssel in Krypto?

Definition und Rolle öffentlicher Schlüssel

1. Ein öffentlicher Schlüssel ist ein kryptografischer Wert, der aus einem privaten Schlüssel durch eine mathematische Einwegfunktion abgeleitet wird.

2. Sie dient als Adresse, an die andere digitale Vermögenswerte senden können, und funktioniert wie eine Bankkontonummer im traditionellen Finanzwesen.

3. Öffentliche Schlüssel werden offen geteilt, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen, was überprüfbare Transaktionen auf dezentralen Hauptbüchern ermöglicht.

4. Sie sind ein wesentlicher Bestandteil asymmetrischer Verschlüsselungsschemata, die in Bitcoin, Ethereum und den meisten Layer-1-Blockchains verwendet werden.

5. Jede Wallet generiert ein einzigartiges öffentliches Schlüsselpaar – öffentlich und privat –, das für eine gültige Signaturüberprüfung mathematisch verknüpft bleiben muss.

Wie öffentliche Schlüssel generiert werden

1. Elliptic Curve Cryptography (ECC) unterstützt den Generierungsprozess in wichtigen Kryptowährungen wie BTC und ETH.

2. Ein zufällig generierter privater Schlüssel – normalerweise 256 Bit – wird in einen kurvenspezifischen Algorithmus wie secp256k1 eingespeist.

3. Die Ausgabe ist ein Punkt auf der elliptischen Kurve, dargestellt als zwei große ganze Zahlen (x, y), die den unkomprimierten öffentlichen Schlüssel bilden.

4. Die meisten Systeme komprimieren diese Darstellung, indem sie nur die x-Koordinate und ein einzelnes Bit speichern, das die Parität der y-Koordinate angibt.

5. Diese komprimierte Form reduziert die Datengröße in der Kette und verbessert die Transaktionseffizienz, ohne die kryptografischen Garantien zu schwächen.

Öffentliche Schlüssel bei der Transaktionsüberprüfung

1. Wenn ein Benutzer eine Transaktion signiert, erzeugt sein privater Schlüssel eine digitale Signatur, die mit dem spezifischen Nachrichten-Hash verknüpft ist.

2. Knoten, die die Transaktion validieren, verwenden den öffentlichen Schlüssel des Absenders, um zu bestätigen, dass die Signatur mit dem behaupteten Ursprung übereinstimmt.

3. Durch diese Überprüfung wird sichergestellt, dass keine unbefugte Partei die Übertragung geändert oder veranlasst hat, wodurch die Integrität des Hauptbuchs gewahrt bleibt.

4. In UTXO-basierten Modellen wie Bitcoin erscheinen öffentliche Schlüssel direkt in Sperrskripten, bevor sie durch P2PKH- oder P2WPKH-Hashes ersetzt werden.

5. Smart-Contract-Plattformen abstrahieren häufig die Verwendung öffentlicher Schlüssel hinter Wallet-Schnittstellen, der zugrunde liegende Konsens basiert jedoch immer noch auf ECDSA- oder EdDSA-Validierungsroutinen.

Sicherheitsüberlegungen zu öffentlichen Schlüsseln

1. Die Offenlegung eines öffentlichen Schlüssels allein erlaubt keinen Gelddiebstahl, könnte aber bestimmte Bedrohungsvektoren für Quantencomputer ermöglichen, wenn Shors Algorithmus praktikabel wird.

2. Die Wiederverwendung von Adressen erhöht die Rückverfolgbarkeit und ermöglicht es Analysten, Wallet-Aktivitäten mithilfe von Mustern öffentlicher Schlüssel und Analyse von Transaktionsdiagrammen zu gruppieren.

3. Einige datenschutzorientierte Protokolle vermeiden bewusst die Offenlegung roher öffentlicher Schlüssel, bis sie benötigt werden, wodurch die Verknüpfung zwischen Identitäten und Verhalten in der Kette verzögert wird.

4. Quantenresistente Alternativen wie gitterbasierte oder hashbasierte Signaturen werden in experimentellen Forks und Sidechains getestet.

5. Wallet-Implementierungen unterscheiden sich darin, wie sie öffentliche Schlüssel offenlegen oder ableiten – einige unterstützen hierarchische deterministische (HD) Strukturen, die mehrere öffentliche Schlüssel aus einer einzigen Startphrase generieren.

Häufig gestellte Fragen

F: Können zwei verschiedene private Schlüssel denselben öffentlichen Schlüssel erzeugen? A: Nein. Die deterministische Natur von ECC stellt sicher, dass jeder private Schlüssel genau einem öffentlichen Schlüssel zugeordnet ist. Die Kollisionsbeständigkeit ist innerhalb der aktuellen Rechengrenzen mathematisch garantiert.

F: Ist ein öffentlicher Schlüssel dasselbe wie eine Wallet-Adresse? A: Nicht ganz. Eine Wallet-Adresse ist typischerweise eine gehashte und verschlüsselte Version des öffentlichen Schlüssels – oft mit hinzugefügten Prüfsummen und Netzwerkpräfixen zur Fehlererkennung und Kettenidentifizierung.

F: Verwenden alle Blockchains dasselbe öffentliche Schlüsselformat? A: Nein. Bitcoin verwendet secp256k1 mit ECDSA; Solana beschäftigt Ed25519; Cardano verwendet erweiterte Versionen von Ed25519 mit Verbesserungen aus der Shelley-Ära; Einige Zero-Knowledge-Systeme basieren auf paarungsfreundlichen Kurven wie BLS12-381.

F: Kann ich meinen privaten Schlüssel ableiten, wenn ich meinen öffentlichen Schlüssel kenne? A: Unter klassischen Computerannahmen ist dies aufgrund der diskreten Logarithmushärte rechnerisch nicht durchführbar. Um es zu brechen, müssten Probleme gelöst werden, von denen angenommen wird, dass sie mit vorhandener Hardware exponentiell schwierig sind.