WHITEPAPER
Zwei Projekte. Eine Vision.
Die technischen Grundlagen hinter CrystallWallet und SecureQ-Core — entwickelt von der Crystallwallet UG.
PROJEKT 1
CrystallWallet — Bitcoin Hardware Wallet
DESIGNPHILOSOPHIE
Bitcoin-Only. Air-Gapped. Open-Source.
CrystallWallet ist eine Bitcoin-only Hardware Wallet, die von Grund auf für maximale Sicherheit und vollständige Offline-Isolation entwickelt wurde. Jede Designentscheidung folgt einem einzigen Prinzip: Die privaten Schlüssel des Nutzers dürfen das Gerät niemals verlassen — weder digital noch physisch.
Im Gegensatz zu Multi-Coin-Wallets unterstützt CrystallWallet ausschließlich Bitcoin. Diese bewusste Einschränkung reduziert die Angriffsfläche dramatisch — weniger Code bedeutet weniger potenzielle Schwachstellen.
CrystallWallet ist vollständig kompatibel mit Sparrow Wallet und BlueWallet — inklusive sicherem xpub/zpub-Export und vollständigem Output-Descriptor-Support via QR-Code. Transaktionen lassen sich nahtlos zwischen Desktop und Hardware Wallet koordinieren, ohne jemals eine Kabelverbindung herzustellen.
Die Bedienung über den 4.0″ IPS Touchscreen ist intuitiv und erfordert keinerlei technische Vorkenntnisse. Sicherheit auf professionellem Niveau — verpackt in ein Erlebnis, das jeder versteht. Nach Abschluss der Sicherheitsaudits wird das gesamte Projekt vollständig als Open-Source veröffentlicht.
HARDWARE-ARCHITEKTUR
Sicherheit auf jeder Ebene
Prozessor — Signing Engine
STM32U5 · CORTEX-M33 · TRUSTZONE
ARM Cortex-M33 mit Hardware-TrustZone — die Signing Engine des Systems. BIP-39 Seed-Generierung, HD-Schlüsselableitung und der Transaktions-Signierungsflow laufen ausschließlich in der Secure Partition. Selbst kompromittierte UI-Software kann nicht auf Schlüssel zugreifen.
ATECC608A — Root of Trust
SECURE BOOT · FW-VERIFIKATION · ISOLIERT
Der ATECC608A fungiert als Root of Trust. Bei jedem Start verifiziert er die Firmware-Signatur — bevor Code ausgeführt wird. Das SE ist galvanisch vom Hauptprozessor isoliert, Seitenkanalangriffe über gemeinsame Stromversorgung sind physikalisch ausgeschlossen.
TROPIC01 — Gatekeeper
POLICY · SESSION · PRE-SIGN AUTH
TROPIC01 — das weltweit erste Open-Source SE — fungiert als Gatekeeper. Es öffnet authentifizierte Sessions, erzwingt Signing-Policies und bildet die Pre-Sign Authorization Barrier: Bevor die MCU signiert, muss TROPIC01 die Anfrage autorisieren.
SICHERHEITSMODELL
Vollständige Air-Gap Isolation
Power-Only USB-C
USB-Datenleitungen sind physisch nicht verbunden. Stromversorgung nur über USB-C — beim Abstecken wird flüchtiger Speicher sofort gelöscht.
Keine Funkschnittstellen
Kein WiFi, kein Bluetooth, kein NFC. Remote-Angriffe sind auf Hardware-Ebene physikalisch unmöglich. Kommunikation nur über QR-Codes.
QR-basierter Workflow
Transaktionen werden vom Smartphone gescannt, auf dem 4.0″ Touchscreen verifiziert und als signierter QR-Code zurückgegeben. Kein Kabel, kein Funk — nur optische Übertragung.
Vier Verteidigungsschichten — physische Isolation, Prozessor-Isolation (TrustZone), kryptografische Redundanz (Dual Secure Elements) und Open-Source-Transparenz — stellen sicher, dass kein einzelner Angriffsvektor das gesamte System kompromittieren kann.
PROJEKT 2
SecureQ-Core — Post-Quantum ASIC
ÜBERBLICK
Warum Post-Quantum-Kryptographie?
Aktuelle Verschlüsselungsstandards wie RSA und elliptische Kurven (ECC) — darunter auch die Bitcoin-Signaturen (secp256k1) — sind mathematisch anfällig für Quantenangriffe. Ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer könnte mit Shor’s Algorithmus die heute verwendete Kryptographie brechen.
Post-Quantum-Kryptographie (PQC) basiert auf mathematischen Problemen, die selbst Quantencomputer nicht effizient lösen können — insbesondere Gitterprobleme (Lattice-Based Cryptography). Diese bilden die Grundlage der CRYSTALS-Algorithmen, die 2024 vom NIST als neue Standards zertifiziert wurden.
SecureQ-Core implementiert diese Algorithmen als dedizierte Hardware — nicht als Software auf einem Allzweck-Prozessor. Dies bietet maximale Leistung bei minimalem Energieverbrauch und reduziert die Angriffsfläche gegen Seitenkanalangriffe erheblich.
ALGORITHMEN
Zwei NIST-Standards. Ein Chip.
CRYSTALS-Kyber (ML-KEM)
FIPS 203 · SCHLÜSSELAUSTAUSCH
Lattice-basierter Key Encapsulation Mechanism. Ermöglicht sicheren Schlüsselaustausch auch gegen Quantenangriffe. Basiert auf dem Module-LWE Problem mit NTT-optimierter Polynomberechnung.
Sicherheitsstufen: Kyber-512 (128-bit), Kyber-768 (192-bit), Kyber-1024 (256-bit)
CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA)
FIPS 204 · DIGITALE SIGNATUR
Lattice-basiertes digitales Signaturverfahren. Quantenresistente Authentifizierung und Integritätsprüfung. Basiert auf dem Module-SIS Problem mit effizienter Rejection-Sampling-Technik.
Sicherheitsstufen: Dilithium-2 (128-bit), Dilithium-3 (192-bit), Dilithium-5 (256-bit)
CHIP-ARCHITEKTUR
ASIC IP-Core Design
SecureQ-Core wird als synthesefähiger RTL-IP-Core in SystemVerilog entwickelt. Das Design kann als eigenständiger ASIC gefertigt oder als Hardmakro in bestehende SoCs integriert werden.
Der Kern verwendet eine dedizierte NTT-Butterfly-Unit für die Polynommultiplikation — das rechenintensivste Element der CRYSTALS-Algorithmen. Keccak/SHA-3 Hash-Operationen laufen auf einer integrierten Permutationseinheit.
Gegenmaßnahmen gegen Seitenkanalangriffe sind von Anfang an Teil des Designs: Constant-Time-Operationen, Power-Noise-Injection und randomisierte Ausführungsreihenfolge schützen gegen DPA und Timing-Angriffe.
ANWENDUNGEN
Einsatzgebiete
🔐
Hardware Wallets
Quantenresistenter Schutz für Bitcoin und digitale Vermögenswerte — Future-proof by design.
🏭
Industrielle IoT
Secure Boot und verschlüsselte Kommunikation für vernetzte Industriesysteme und kritische Infrastruktur.
🌐
Netzwerksicherheit
Post-Quantum TLS-Beschleunigung für VPNs, Firewalls und sichere Kommunikationsinfrastruktur.
ZUKUNFTSVISION
Zwei Projekte — Eine Mission
CrystallWallet schützt Bitcoin heute — mit bewährter klassischer Kryptographie, physischer Isolation und Open-Source-Transparenz. SecureQ-Core bereitet die Zukunft vor — mit quantenresistenter Hardware-Kryptographie nach NIST-Standard.
Langfristig sollen beide Projekte zusammenwachsen: SecureQ-Core als dedizierter PQC-Coprozessor neben den klassischen Secure Elements der CrystallWallet. Das Ergebnis wäre eine Hardware Wallet, die sowohl gegen heutige als auch gegen zukünftige Quantenangriffe geschützt ist.
Beide Projekte werden von der Crystallwallet UG entwickelt und nach Abschluss der Sicherheitsaudits vollständig als Open-Source veröffentlicht.
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