28 Feb Sichere optische Datenkommunikation auf dem letzten Kilometer
Die bisherige Forschung in der Quantenkommunikation konzentrierte sich auf eine sichere Datenkommunikation über weite Strecken. Die Verbindungen zum Endnutzer auf dem letzten Kilometer werden bislang jedoch noch immer mit den klassischen Technologien bedient und sind damit weiterhin angreifbar. Um dies zukünftig zu verhindern, wurde das Projekt ‚QuINSiDa – Quantenbasierte Infrastruktur Netze für Sicherheitskritische drahtlose Datenkommunikation‘ ins Leben gerufen.
Verknüpfung von LiFi und Quantenkryptographie
Die LiFi-Technologie dient der Vernetzung von Nutzern über kurze Distanzen mittels optischer Signale. Im Vergleich zur bekannten WiFi-Technologie, die auf Funkwellen basiert, durchdringen die optischen Signale keine Wände und können so auf einen definierten Bereich ausgelegt werden. Damit erlaubt LiFi die volle Ausnutzung der verfügbaren spektralen Datenbandbreite in diesem Bereich ohne Störungen von außen.
Unabhängig davon wird die Quantenkryptographie weltweit vorangetrieben. Im Speziellen geht es hier um die Quantenschlüsselverteilung (Quantum Key Distribution, QKD), die es ermöglicht, einen kryptographischen Schlüssel zu verteilen, dessen Sicherheit informationstheoretisch bewiesen werden kann. Dies steht im Kontrast zu bestehenden kryptographischen Verfahren, deren Sicherheit auf rechnerischer Komplexität beruht und durch aufkommende leistungsstarke Quantencomputer gefährdet werden könnte.
Das Vorhaben QuINSiDa kombiniert erstmals beide Technologien zu einem QKD-over-LiFi-System. Dies soll es ermöglichen, die bisher typischerweise eher im Gebäude-zu-Gebäude-Szenario angedachte QKD auch bis zum Endnutzer zu tragen.
Technisches Systemkonzept für das QKD-over-LiFi-System. Bild: Keequant
Für sicherheitskritische Einrichtungen
Die Nutzung eines optischen Kommunikationsnetzwerks bietet nach Ansicht der Projektpartner – im Gegensatz zu funkbasierten Ansätzen – den Vorteil, dass jeder Teilnehmer, der sich im optisch-drahtlosen Kommunikationskanal (LiFi-Kanal) anmeldet, auch für den Quantenkanal sichtbar ist. Um den LiFi Kanal und den Quantenkanal voneinander zu trennen, sollen unterschiedliche Wellenlängen des Lichts verwendet werden. Diese Trennung lässt sich durch den Empfänger mittels einer entsprechenden optischen Filterung gegen Interferenzeinflüsse optimieren.
Der Ansatz soll von den Projektpartnern vor allem im Hinblick auf sicherheitskritische Anwendungen, beispielsweise die Ausstattung öffentlicher Versorgungseinrichtungen wie Banken, Krankenhäuser, Energieversorger, öffentliche Dienste, Telekommunikationsknoten und Regierungseinrichtungen, untersucht werden. Hierbei wird nach Angaben der Projektpartner besonderes Augenmerk auf die Sicherheit des Gesamtsystems bei gleichzeitiger, interdisziplinärer Integration von Netzwerk-Management-Software, klassischer Kryptographie (Stichwort: Post-Quanten-Kryptographie), QKD-Technologie und LiFi-Technologie gelegt.
Zum Ende des Projekts ist eine Demonstration des Gesamtsystems geplant. Durch den Endnutzerfokus sehen die Partner eine breite Anwendung und damit ein großes Markt- und Innovationspotenzial.
Das vom BMBF geförderte Projekt hat eine geplante Laufzeit bis 2025. Beteiligte Projektpartner sind das Fraunhofer IPMS und IOF, Keequant, Infosim, Bescom Elektronik und Telco Tech.
Quelle und Bild: www.ipms.fraunhofer.de
