Was ist der Zweck der Post-Quanten-Kryptographie?

Der Zweck der Post-Quanten-Kryptographie und wann man sich vorbereiten sollte

Quantencomputer sind keine Science-Fiction mehr. Die jüngsten Fortschritte haben bei Sicherheitsexperten Bedenken ausgelöst. Ein Quantencomputer, der leistungsstark genug ist, um die heutigen kryptografischen Algorithmen zu knacken, könnte in nur 10 bis 15 Jahren Realität werden.

Organisationen müssen auf diese neue Bedrohung reagieren. Die gute Nachricht ist, dass Organisationen jetzt mit der Post-Quanten-Kryptographie (PQC) ihre Datensicherheitsmaßnahmen gegen die drohende Quantenapokalypse zukunftssicher machen können.

Lassen Sie uns untersuchen, was Quantencomputer für die Cybersicherheit bedeuten, warum die klassische Kryptographie uns nicht vor Quantenbedrohungen schützen kann, was PQC ist, welche verschiedenen Arten von PQC es gibt, wie man quantenresistente Lösungen implementiert, wann man mit der Vorbereitung auf quantensichere Kryptographie beginnen sollte und wie man damit anfängt.

Quantencomputer verstehen

Quantencomputer nutzen die Prinzipien der Quantenmechanik, um Aufgaben und Probleme mit einer Geschwindigkeit zu lösen, die von den heute verwendeten Computern nicht erreicht werden kann. Klassische Computer verwenden Bits, die binär sind (d. h. 0 und 1), während Quantencomputer Qubits verwenden, die in mehreren Zuständen gleichzeitig existieren können.

Quantencomputer sind hervorragend geeignet, um große Zahlen zu faktorisieren, unsortierte Datenbanken zu durchsuchen und Quantensysteme zu simulieren. Im Gegensatz zu klassischen Computern, die einem sequenziellen Ausführungsmodell folgen, können sie zahlreiche Berechnungen parallel durchführen. Ihre beispiellose Geschwindigkeit ermöglicht es ihnen, die heutigen Verschlüsselungsmethoden – wie https://www.sectigo.com/de/ressourcen/rsa-vs-dsa-vs-ecc-verschluesselung, die Grundlage für sichere Kommunikation im Internet – leicht zu knacken und stellt eine erhebliche Bedrohung für die Datensicherheit und den Datenschutz dar.

Die Schwachstellen der klassischen Kryptographie

RSA und DSA beinhalten Algorithmen, die das Lösen komplexer mathematischer Gleichungen erfordern. Die Vielzahl an Möglichkeiten macht es selbst für die leistungsstärksten klassischen Computer nahezu unmöglich, den Code in einer angemessenen Zeit zu knacken. EEC verwendet dasselbe Konzept, basiert jedoch auf den mathematischen Algorithmen elliptischer Kurven.

Bei RSA und DSA treten mit zunehmender Rechenleistung Probleme mit der Schlüssellänge auf, während schlecht gewählte Kurven für ECC zu Schwachstellen führen können. Fortschritte im Bereich des Quantencomputings bedeuten, dass wir uns dem Punkt nähern, an dem Quantencomputer leistungsfähig genug sein werden, um die mathematischen Probleme hinter den heutigen Verschlüsselungsalgorithmen zu lösen.

Um dieser Bedrohung entgegenzuwirken, müssen wir PQC-Algorithmen entwickeln und einsetzen, die Angriffen von Quantencomputern standhalten und eine langfristige Datensicherheit gewährleisten.

Was ist Post-Quanten-Kryptografie?

Post-Quanten-Kryptografie ist eine Reihe von kryptografischen Techniken und Algorithmen, die entwickelt wurden, um die Schwachstellen der klassischen Kryptografie zu beheben.

PQC-Algorithmen gewährleisten die langfristige Sicherheit und den Datenschutz der digitalen Kommunikation und des Datenaustauschs in einer Zukunft, in der Quantencomputer klassische kryptografische Verfahren effizient brechen können. Sie werden für die Wahrung der Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität von Daten von entscheidender Bedeutung sein. Durch den Übergang zu quantenresistenten Algorithmen können Organisationen ihre Sicherheitsmaßnahmen zukunftssicher machen und sensible Informationen vor Quantenbedrohungen schützen.

Die Rolle des NIST in der Quantenkryptografie

Das National Institute of Standards and Technology (NIST) hat einen öffentlichen Wettbewerb durchgeführt, um eine neue Reihe kryptografischer „Primitive“ auszuwählen und zu standardisieren, die vor dem Knacken durch Quantencomputer sicher sind. Diese gut getesteten und praktischen Post-Quanten-Algorithmen verwenden grundlegend andere mathematische Techniken als die verwandten mathematischen Probleme, die RSA und ECC zugrunde liegen. Sie sind in der Lage, sensible Daten in einer von Quantenbedrohungen bedrohten Umgebung zu schützen.

Es gibt vier Gewinneralgorithmen: Der CRYSTALS-Kyber-Algorithmus bietet eine allgemeine Verschlüsselung für den Zugriff auf sichere Websites. CRYSTALS-Dilithium, FALCON und SPHINCS+ unterstützen digitale Signaturen oder die Signatur von Dokumenten aus der Ferne. NIST empfiehlt die Verwendung von Dilithium als primären Algorithmus und FALCON für kleinere Signaturen.

Arten der Post-Quanten-Kryptographie

Es gibt viele Ansätze zur Erstellung einer quantenresistenten Kryptographie. Hier sind die am häufigsten verwendeten:

• Codebasierte Kryptografie verwendet fehlerkorrigierende Codes und stützt sich auf die Schwierigkeit, bestimmte lineare Codes zu dekodieren, wie z. B. das McEliece-Kryptosystem.
• Hash-basierte Kryptografie nutzt Hash-Funktionen, um sichere digitale Signaturen und Authentifizierungsprotokolle zu erstellen, und verwendet dabei OTS-Schemata (One-Time Signature) wie das Lamport-Diffie- oder das Merkle-Signaturschema.
  
• Multivariate Polynomkryptografie beinhaltet das Lösen von Systemen multivariater Polynomgleichungen. Ein bekanntes Schema ist das unausgeglichene Öl-und-Essig-System (UOV).
• Gitterbasierte Kryptografie beruht auf der Schwierigkeit spezifischer gitterbezogener Probleme in mehrdimensionalen Räumen. Zu den beliebten gitterbasierten Schemata gehören NTRUEncrypt und NTRUSign.

Wie man quantenresistente Lösungen implementiert

Unternehmen müssen sich auf die Quantenapokalypse vorbereiten, indem sie quantenresistente Algorithmen durch quantensichere digitale Zertifikate implementieren. Diese Zertifikate verwenden post-quantenkryptographische Algorithmen, um Daten zu sichern und die Kommunikation zwischen den Parteien in einer von Quantenbedrohungen geprägten Umgebung zu schützen.

Unternehmen sollten hybride Zertifikate verwenden, um einen reibungslosen Übergang zu gewährleisten, während quantenresistente Algorithmen eingeführt werden und klassische Verschlüsselungsmethoden noch weit verbreitet sind. Hybride Zertifikate kombinieren klassische kryptografische Methoden mit post-quanten-kryptografischen Methoden, um alle Grundlagen abzudecken und gleichzeitig Kompatibilität und Interoperabilität zu gewährleisten, um einen schrittweisen Übergang zu unterstützen, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen.

Wann und wie sollten sich Unternehmen auf die Quantenkryptografie vorbereiten?

Wenn Sie auf klassische Kryptografie setzen und Quantencomputer in der Lage sind, diese Systeme zu knacken, können Ihre sensiblen Daten und Ihre sichere Kommunikation gefährdet werden, was zu Datenschutzverletzungen, Vertrauensverlust bei Kunden, Bußgeldern und Rufschädigung führen kann.

Daher sollten Unternehmen proaktiv auf die Bedrohung durch Quantencomputer vorbereitet sein, da die Umsetzung quantenresistenter Sicherheitsmaßnahmen ein langfristiger Prozess ist. Wenn Sie jetzt mit Ihren Initiativen beginnen, können Sie potenziellen Sicherheitsrisiken einen Schritt voraus sein und bereit sein, wenn Quantencomputer zu einer Bedrohung werden.

Obwohl der Zeitrahmen für die Bedrohung durch Quantencomputer ungewiss ist, kann Ihnen das Verständnis dieser drei Begriffe bei der Planung Ihres Übergangs zu quantensicheren Verschlüsselungsmethoden helfen:

• Kurzfristig (5–10 Jahre): Quantencomputer werden wahrscheinlich nicht leistungsstark genug sein, um klassische Verschlüsselungen weitreichend zu brechen, aber sie entwickeln sich schnell weiter.
• Mittelfristig (10–20 Jahre): Quantencomputer könnten einige Verschlüsselungsmethoden bedrohen und den Übergang zur Post-Quanten-Kryptographie erforderlich machen.
• Langfristig (20+ Jahre): Quantencomputer könnten in der Lage sein, die meisten klassischen Verschlüsselungen zu brechen, sodass quantenresistente Lösungen unerlässlich werden.

Ihr Bereitschaftsgrad hängt von diesen drei Parametern ab:

• Haltbarkeit: Die Anzahl der Jahre, für die Sie die Daten schützen müssen.
• Migrationszeit: Die Zeit, die benötigt wird, um das System zum Schutz der Informationen zu migrieren.
• Bedrohungszeitachse: Zeit, bevor Bedrohungsakteure potenziell auf kryptografisch relevante Quantencomputer zugreifen können.

Ihr Implementierungsplan sollte sicherstellen, dass die Summe aus Haltbarkeits- und Migrationszeit kürzer ist als die Zeitachse der Quantenbedrohung.

Bewältigung der Herausforderungen bei der Implementierung von Post-Quanten-Kryptografielösungen

Wenn man sich nicht auf Quantenbedrohungen vorbereitet, birgt dies erhebliche Sicherheitsrisiken, und Organisationen können es sich nicht leisten, die Bedeutung der Implementierung von PQC-Lösungen zu ignorieren.

Berücksichtigen Sie bei der Planung des Übergangs die Kosten für die Unterstützung von Forschung, Software- und Hardware-Upgrades sowie für die Schulung des Personals. Ihre Ausgaben hängen von der Größe Ihrer Organisation und der Komplexität Ihrer Infrastruktur ab, aber die Investition wird für die langfristige Datensicherheit unerlässlich sein.

Passen Sie Ihre Cybersicherheitsmaßnahmen kontinuierlich an die Fortschritte im Bereich Quantencomputer an. Überwachen Sie beispielsweise die Fortschritte der Quantentechnologien, bewerten Sie die Einsatzfähigkeit quantenresistenter Algorithmen und informieren Sie sich über bewährte Verfahren zur Sicherung der digitalen Kommunikation. Ermutigen Sie außerdem Mitarbeiter, Partner und Kunden zu proaktiven Maßnahmen für einen langfristigen Datenschutz.

Um Organisationen beim Übergang in eine Post-Quanten-Welt zu unterstützen, hat Sectigo quantensichere hybride TLS/SSL-Zertifikate eingeführt. Erfahren Sie mehr über unsere Lösungen und laden Sie das Sectigo Quantum Safe Certificate Toolkit herunter, um Ihre PQC-Reise zu beginnen.

Möchten Sie mehr erfahren? Nehmen Sie Kontakt auf und buchen Sie eine Demo von Sectigo Certificate Manager!

Verwandte Beiträge:

Schlüsseltrends für 2025 Teil I: Postquantenkryptografie

Warum Kryptografie wichtig ist und wie sie sich ständig weiterentwickelt

Die Uhr tickt: NISTs mutiger Schritt in Richtung Post-Quanten-Kryptographie