P2MR: Wie die erste quantenresistente Bitcoin-Adresse technisch funktioniert

• P2MR beseitigt die Ausgaben durch den Taproot-Schlüssel, den Weg, der den öffentlichen Schlüssel bei jeder Transaktion offenlegt.
• Der neue Adresstyp verwendet das Präfix bc1z und erfordert eine manuelle Migration der Gelder.

Die Diskussion über die potenzielle Bedrohung durch Quantencomputer hat bereits ein erstes konkretes Ergebnis im Bitcoin-Ökosystem hervorgebracht: den Verbesserungsvorschlag BIP-360, der sich noch in der Überprüfung befindet und ein Adressformat namens Payment to Merkle Root (P2MR) definiert. Sein post-quanten Ziel ist es, eine Lücke in den aktuellen Bitcoin-Adressformaten hinsichtlich der Sichtbarkeit des öffentlichen Schlüssels zu schließen.

Heute ist Taproot das einzige Bitcoin-Update, das es ermöglicht, Bäume von Scripts zu erstellen, die Strukturen sind, die verschiedene Ausgabebedingungen für dieselbe Adresse organisieren, sodass beim Ausgeben der Gelder nur die tatsächlich verwendete Bedingung offenbart werden muss und nicht der Rest. Dies ermöglicht die Schaffung komplexerer und individuellerer Ausgabebedingungen.

Dennoch ist Taproot auch das einzige aktive Format, das, wenn es diesen Mechanismus des Script-Baums verwendet, den öffentlichen Schlüssel dieser Adresse ab dem Zeitpunkt der Erstellung der Gelder in der Kette offenbart. Diese Offenlegung ist der Angriffsvektor für Quantencomputer: Eine ausreichend leistungsfähige Hardware könnte den privaten Schlüssel aus dem offenbarten öffentlichen ableiten und sich die Gelder aneignen.

Einfachere und frühere Formate wie P2WPKH (Zahlung an den Hash des öffentlichen Schlüssels durch Zeugen) oder P2SH (Zahlung an den Hash des Scripts) vermeiden diese Offenlegung bereits, solange die Gelder nicht ausgegeben werden, bieten jedoch nicht die Flexibilität eines Taproot-Script-Baums.

Somit strebt P2MR an, beide Eigenschaften zu kombinieren: den öffentlichen Schlüssel bis zur Ausgabe der Gelder verborgen zu halten und gleichzeitig die Flexibilität zu bewahren, die die Script-Bäume bieten, etwas, das bisher kein natives Bitcoin-Ausgabeformat erlaubte.

Die technische Konstruktion von P2MR {#h-die-technische-konstruktion-von-p2mr}

BIP-360 basierte auf dem Code von Taproot und Tapscript (BIP-342), der Sprache, die Bitcoin verwendet, um die Ausgabebedingungen innerhalb der Taproot-Scripts zu definieren, aber es wurde eine der beiden Möglichkeiten zur Ausgabe der Gelder entfernt: der Weg über den öffentlichen Schlüssel. Daher kann P2MR als Taproot ohne Ausgaben durch den Schlüssel verstanden werden.

Die Funktionsweise von P2MR basiert auf einer Struktur, die als Merkle-Baum bekannt ist. Jedes Script wird zunächst durch einen Prozess namens TapLeaf in einen kryptografischen Wert von 32 Bytes umgewandelt. Danach werden diese Werte paarweise durch die Funktion TapBranch kombiniert, die die Hashes des Baums vereinheitlicht, bis ein einziges Ergebnis erzielt wird: die Merkle-Wurzel. Diese Wurzel ist das kryptografische Engagement, das die Menge der Ausgabebedingungen der P2MR-Adresse identifiziert: Es reicht aus, sie zu kennen, um zu überprüfen, dass ein bestimmtes Script tatsächlich Teil des ursprünglichen Baums war, ohne die anderen Scripts zu kennen, die ihn bilden.

P2MR bewahrt somit die Möglichkeit, verschiedene Ausgabebedingungen in einem Script-Baum zu vereinen, ohne einen öffentlichen Schlüssel in der Adresse zu kompromittieren: Es basiert ausschließlich auf der Merkle-Wurzel. Wenn es an der Zeit ist, die Gelder auszugeben, offenbart der Benutzer nur das Script, das die Bedingung enthält, die er verwendet (zum Beispiel eine Regel, die es einem Erben erlaubt, die Gelder nach einer bestimmten Frist zurückzuholen), zusammen mit dem Hash-Pfad von TapBranch, der zeigt, dass dieses Script Teil des Baums war, der definiert wurde, als die Gelder erstellt wurden. Der Rest der Bedingungen bleibt verborgen.

Das Fehlen des öffentlichen Schlüssels verändert die Struktur, die Bitcoin zur Identifizierung von Geldern verwendet. Ein P2MR-Ausgang besteht aus OP_2 gefolgt von der 32-Byte-Merkle-Wurzel, und seine Adressen verwenden das Präfix bc1z, gemäß dem technischen Dokument BIP-360. Im Gegensatz zu Taproot kombiniert P2MR diese Wurzel nicht mit einem internen Schlüssel, und so wird der Auszahlungsweg eliminiert, der sie exponieren und anfällig für einen zukünftigen ausreichend leistungsstarken Quantencomputer machen könnte.
BIP-360 schlägt ein neues Adressformat in Bitcoin vor. Quelle: Github.

Wie wird ein P2MR-Ausgang ausgegeben? {#h-wie-wird-ein-p2mr-ausgang-ausgegeben}

Um einen P2MR-Ausgang freizuschalten, muss derjenige, der die Gelder ausgibt, den Zeugen (witness) vervollständigen, das Feld der Transaktion, das seit dem SegWit-Update die notwendigen Beweise enthält, um die Ausgabe zu autorisieren, ohne Gewicht auf den Hauptteil der Transaktion zu addieren.

In P2MR besteht dieser Zeuge aus drei Teilen:

• Die Elemente des Stacks, die das Skript benötigt (die Daten, wie eine Unterschrift, die gestapelt und verwendet werden, während das Skript ausgeführt wird).

• Das Skript des entsprechenden Blattes (TapLeaf, das spezifische Blatt des Baumes, das tatsächlich zum Ausgeben verwendet wird).

• Ein Kontrollblock, der aus einem Steuerbyte und dem Merkle-Authentifizierungsweg zu diesem Blatt besteht, der Beweis, dass dieses Blatt zum ursprünglichen Baum gehört.

Der Unterschied zu Taproot ist punktuell, aber zentral: Der Kontrollblock von P2MR enthält keinen internen öffentlichen Schlüssel, einfach weil dieser Schlüssel in diesem Ausgabetyp nicht existiert. Diese Abwesenheit spiegelt sich direkt im Gewicht des Zeugen wider, und dieses Gewicht bestimmt genau, wie viel Gebühr jede Ausgabe zahlt: je weniger Bytes es benötigt, desto geringer sind die Kosten. Ein P2MR-Zeuge eines Baumes mit nur einem Blatt wiegt 103 Bytes, gemäß dem Dokument von BIP-360:

• Im Vergleich zu einer Ausgabe durch Schlüssel in Taproot (66 Bytes), ist P2MR 56% schwerer.

• Im Vergleich zum durchschnittlichen Gewicht einer Bitcoin-Transaktionsunterschrift des ECDSA-Schemas von etwa 72 Bytes, laut mainnet.observer, ist der Zeuge von P2MR 43% schwerer, obwohl der Vergleich nicht strikt äquivalent ist, da die ECDSA-Daten nur die Unterschrift betreffen, während das Gewicht von P2MR auch das Skript und den Kontrollblock umfasst.

• Im Vergleich zu einer Ausgabe durch Skript in Taproot mit derselben Struktur (135 Bytes, die Summe aus 103 Bytes von P2MR und den 32 Bytes, die der interne Schlüssel im Kontrollblock benötigt), wiegt P2MR 24% weniger, da es diesen Schlüssel nicht einbeziehen muss.

Durchschnittliches Gewicht der ECDSA-Unterschriften in Bitcoin. Quelle: mainnet.observer.

Der Entwickler Anthony Towns berechnete in einem Austausch über P2MR in der Mailingliste der Bitcoin-Entwickler, dass das Hinzufügen einer postquanten Unterschrift zu einem Ausgang dieses Typs heute einen Aufpreis von etwa 14% im Vergleich zu einer Ausgabe durch Schlüssel in Taproot darstellt, aber diese Zahl sinkt auf 7% mit Schemen wie SHRINCS und auf nur 1% mit Winternitz-ähnlichen Schemen.

Zusätzlich wird P2MR heute weiterhin mit dem Schnorr-Schema (BIP-340) signiert, nicht mit ECDSA, und da es sich um eine native Struktur von Tapscript handelt, ist es kompatibel mit Lightning Network (LN), BitVM, Ark, den Multisignaturkonfigurationen und den Zeitverriegelungen (timelocks). Es ist so konzipiert, dass in Zukunft eines der Blätter seines Baumes eine postquanten Unterschrift integrieren kann, ohne den Ausgabentyp ändern zu müssen, wie die spezialisierte Seite Post Quantum beschreibt.

Was P2MR nicht löst und die technische Debatte {#h-lo-que-p2mr-no-resuelve-y-el-debate-tecnico}

Das Dokument BIP-360 definiert präzise, was P2MR löst und was nicht:

• Es schützt vor den sogenannten Angriffen mit längerer Exposition, wenn ein öffentlicher Schlüssel für eine unbestimmte Zeit in der Blockchain exponiert ist, jedoch nicht vor Angriffen mit kurzer Exposition, die auftreten, während eine Transaktion noch nicht bestätigt wurde und kurz im Mempool verweilt, während ein Quantencomputer versucht, sie zu brechen, bevor sie bestätigt wird.

• Es führt auch keine post-quanten Signatur ein: Es hängt davon ab, dass der Benutzer keine Adressen wiederverwendet, denn die Wiederverwendung derselben Adresse exponiert den öffentlichen Schlüssel vorzeitig und öffnet das gleiche Risiko, das P2MR zu vermeiden versucht.

Schließlich, zum Zeitpunkt des Abschlusses dieses Artikels, befindet sich BIP-360 noch im Entwurfsstatus im offiziellen Repository, wo es im Februar 2026 zusammengeführt wurde. Dieser Status bedeutet, dass der Vorschlag nicht im Hauptnetz von Bitcoin aktiviert ist und dass es bisher keinen Zeitplan für die Aktivierung gibt, um ihn zu integrieren.

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Tags: Bitcoin (BTC), Quantencomputing, Kryptowährungen, Neuigkeiten

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