Post-Quantum: Warum Kryptoagilität wichtig ist
Cybersecurity

Post-Quantum: Warum Kryptoagilität wichtig ist

Quantencomputer gelten als die nächste Technologierevolution. Für die IT-Sicherheit bringen sie jedoch eine Herausforderung: die Umstellung auf die „Post-Quantum-Kryptografie“.

Was ist Quantencomputing?

Klassische Computer arbeiten mit Bits, Quantencomputer nutzen dagegen „Qubits“, die mehrere Zustände gleichzeitig annehmen können. Das birgt mehrdimensionale Möglichkeiten und eine enorme Rechenleistung.

Noch stehen Quantencomputer in Laboren und Experimentierräumen. Testaufbauten der Uni Stuttgart konnten beim jährlichen internen TechSummit der AEB bereits bestaunt werden. Dr. Stephan Welte, Leiter des Quantum Network Node, und sein Doktorand Raphael Benz standen dabei für Fragen zur Verfügung und gaben Einblicke in die Zukunft. 

Fest steht: Für viele Anwendungen werden klassische Rechner auch künftig die bessere Wahl bleiben. Bei bestimmten Szenarien, zum Beispiel bei Optimierungs-, Simulations- und Kryptografieproblemen, könnten Quantencomputer jedoch ihren entscheidenden Vorteil ausspielen. Gleichzeitig sind sie damit eine große Herausforderung für IT-Sicherheitsverantwortliche: Sie werden einen Großteil der heute eingesetzten Verschlüsselungstechniken aushebeln. Daher muss bereits jetzt der Umstieg auf quantensichere Verfahren vorbereitet werden.

Sicherheit bei AEB

Verfügbarkeit, Vertraulichkeit und Integrität ­– das sind die maßgeblichen Sicherheitsziele bei AEB. Wir informieren dazu in unserem Trust Center.

Wie ist die IT-Sicherheit betroffen?

Die heutige Datensicherheit beruht zu einem großen Teil auf kryptografischen Verfahren wie RSA. Hier liegt das mathematische Problem zugrunde, eine sehr große natürliche Zahl in ihre Primfaktoren zu zerlegen. Mit sogenannten Einwegfunktionen werden diese bislang erstellt. Momentan ist kein klassischer Rechner bekannt, der eine 4000 Bit große Zahl zerlegen kann. Das wird sich ändern. Auch das Diskrete Logarithmus Problem (DLP) kann dann keine digitalen Signaturen mehr schützen. Mit den 1994 vorgestellten Quantenalgorithmen werden mathematische Probleme, auf denen heutige kryptografische Verfahren beruhen, mit dem entsprechenden leistungsfähigen Quantencomputer lösbar sein.

Kurz: Aktuelle HTTPS-Verbindungen, VPN-Zugänge, digitale Zertifikate und Schlüsselaustauschverfahren sind in der Quantenära nicht mehr sicher.

Wo lauern die Gefahren?

Zwei Szenarien aus der Marktumfrage Kryptografie und Quantencomputing von KPMG und BSI verdeutlichen die Konsequenzen von „Post-Quantum“.

  • Vertraulichkeit: Werden beispielsweise streng vertrauliche Informationen wie Produktionsverfahren über Public-Key-Kryptografie verschickt, die von einem Angreifer entschlüsselt wird, so könnte dieser unbemerkt mitlesen und mit Kopien schnell ein günstigeres Konkurrenzprodukt auf dem Markt anbieten.

  • Authentisierung: Gelingt einem Angreifer beispielsweise der Zugriff auf den privaten Schlüssel einer Root-Zertifizierungsstelle, könnte dieser beliebige Zertifikate als vertrauenswürdig ausstellen. Dadurch wären Angriffe wie gefälschte Zutrittskarten möglich.

Besonders kritisch ist der Ansatz der Angreifenden: „Store now, decrypt later“. Dabei sammeln Angreifer bereits heute verschlüsselte Daten und speichern sie über Jahre hinweg. Sobald leistungsfähige Quantencomputer verfügbar sind, können diese Daten möglicherweise nachträglich entschlüsselt werden. Die Frage lautet deshalb nicht nur, welche Daten heute geschützt werden müssen, sondern auch, welche Informationen in zehn oder zwanzig Jahren noch vertraulich sein sollen.

Ist die gesamte Kryptografie bedroht?

Nein. Symmetrische Verfahren wie AES gelten auch im Quantenzeitalter als vergleichsweise robust. Zwar können Quantenalgorithmen deren Sicherheit theoretisch reduzieren, dies lässt sich jedoch durch größere Schlüssellängen kompensieren. Zudem arbeiten Regierungen und Unternehmen weltweit an der Einführung von Post-Quantum-Kryptografie (PQC). Kandidaten für solche Verfahren sind zum Beispiel codebasierte, gitterbasierte oder hashbasierte Kryptografie.

Wie geht AEB mit dem Thema Sicherheit um?

Wann leistungsfähige Quantencomputer verfügbar sein werden, ist zunehmend zweitrangig. Entscheidend ist, dass die Migration auf quantensichere Kryptografie rechtzeitig erfolgt. Deshalb hat sich AEB bereits auf den Weg gemacht, denn Sicherheit gehört seit vielen Jahren zu den zentralen Bausteinen der AEB-Cloud und der Softwareentwicklung.