Der «Q-Day» rückt näher: Unter Hochdruck arbeiten Cyber Security-Experten weltweit an der Post-Quantum-Security. Ihr besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Kryptografie. Warum die Zeit drängt und welche kryptografischen Verfahren bereits heute quantensicher sind, lesen Sie im Blogbeitrag.
Quantencomputing markiert eine Zäsur im IT-Zeitalter. Die Entwicklung hat sich in den letzten Jahren deutlich beschleunigt und Unternehmen wie IBM, Google, Microsoft, Quantinuum und IonQ konnten grosse Fortschritte erzielen. Anders als herkömmliche Rechner «denken» Quantenrechner in Qubits und können somit eine enorme Vielzahl an Rechenaufgaben parallel lösen.
Die Kehrseite der Medaille: Die gigantische Rechenleistung von Quantencomputern stellen Cyber Security-Fachleute vor grosse Herausforderungen. Der «Q-Day» – jener Tag, an dem Quantencomputer es schaffen, die kryptographischen Algorithmen heute gängiger Public Key-Systeme in kurzer Zeit zu brechen – rückt näher. Wann er eintritt, ist weiterhin ungewiss. Viele Expertinnen und Experten rechnen damit innerhalb der kommenden Jahre. Je früher sichere Verschlüsselungssysteme zur Verfügung stehen, desto besser.
PQC-Entwicklung als Wettbewerb
Deshalb beschäftigen sich Kryptologinnen und Kryptologen weltweit seit Jahren mit der sogenannten Post-Quanten-Kryptografie (engl. abgekürzt PQC). Diese fokussiert auf asymmetrische Verschlüsselungs- und Signaturverfahren. Dies, da die aktuell weltweit umfassend eingesetzten asymmetrischen Public Key-Verfahren auf mathematischen Problemen – der Schwierigkeit der Primfaktorzerlegung und der Berechnung diskreter Logarithmen – beruhen, welche sich mit Quantencomputern effizient lösen lassen. Daher ist es das Ziel von PQC, neue quantensichere Public-Key Verfahren zu entwickeln, die für die Ära nach Beginn der Verfügbarkeit eines kryptografisch relevanten Quantencomputers zur sicheren Verschlüsselung eingesetzt werden.
2016 startete das National Institute of Standards and Technology (NIST) den Prozess zur Standardisierung von quantenresistenter Public-Key Kryptografie in Form eines Wettbewerbs.
Forschungsgruppen aus aller Welt haben ihre Vorschläge eingereicht und diese während sechs Jahren transparent öffentlich weiterentwickelt und verteidigt. 2024 hat das NIST die ersten Standards für Post-Quanten-Kryptografie veröffentlicht. Dazu gehören ML-KEM (ehemals Kyber), ML-DSA (ehemals Dilithium) sowie SLH-DSA (ehemals SPHINCS+). Weitere Algorithmen befinden sich weiterhin in der Standardisierung.
Gleichzeitig finden branchenweit Fachkonferenzen rund ums Thema PQC statt. All dies zeigt, dass das Thema Quantensicherheit bewegt. Cyber-Bedrohungen, wie sie von Quantencomputern stammen können, werden zurecht ernstgenommen. Zudem haben zahlreiche Staaten inzwischen nationale PQC-Migrationsprogramme und Empfehlungen veröffentlicht.
Post-quantensichere Verschlüsselung – bereits heute
Bereits heute speichern Angreifer verschlüsselte Daten mit dem Ziel, sie später mithilfe leistungsfähiger Quantencomputer zu entschlüsseln («Harvest now, decrypt later»). Besonders schützenswerte Informationen mit langen Vertraulichkeitsanforderungen (zum Beispiel Langzeitgeheimnisse) sollten deshalb schon heute mit quantensicheren Verfahren geschützt werden.
Die CyOne Security hat bereits post-quantensichere Verschlüsselungslösungen entwickelt. Grossmehrheitlich kommen dabei symmetrische Chiffrierverfahren mit einem mehrstufigen Sicherheitskonzept zum Einsatz. Symmetrische Chiffrierverfahren mit ausreichender Schlüssellänge gelten auch gegenüber Angriffen mit Quantencomputern als sicher.
Ein Beispiel hierfür ist die hochmoderne one Technology Suite: Um höchste Cyber Security für Behördenorganisationen zu erreichen, wurde die post-quantensichere one-Produktefamilie, bestehend aus hard- und softwarebasierten Sicherheitselementen und basierend auf dem «Security by Design»-Ansatz entwickelt. Sie bietet umfassenden und zuverlässigen Schutz – auch vor dem allgemein mit Bangen erwarteten «Q-Day» und den damit verbundenen potenziellen Cyber-Bedrohungen.
Quantencomputer sind für die Datensicherheit eine Herausforderung. Dank ihrer enormen Leistung werden sie den Grossteil der weltweit verbreiteten Datenverschlüsselungsverfahren in naher Zukunft aushebeln. Dies gilt es zu verhinden – mittels Post-Quantenkryptografie. Erfahren Sie mehr zum aktuellen Entwicklungsstand des Quantencomputings, quantensicheren Algorithmen und Quantensicherheit im Wissens-Update «Quantencomputing: In der Kryptografie bricht eine neue Ära an».
