10 Juni Verschlüsselung schützt vor Quantenangriffen von morgen
Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben gemeinsam mit Partnern ein Verfahren entwickelt, das Internetverbindungen schon heute vor der Quantentechnologie von morgen verlässlich schützen soll. Das Problem: „Die rasanten Fortschritte bei der Entwicklung von Quantencomputern sind eine Bedrohung für die Datensicherheit und verschlüsselte Kommunikation“, sagt Laurent Schmalen, Professor am Institut für Nachrichtentechnik des KIT. Quantencomputer sind ein Schreckgespenst für die Datensicherheit. Denn solche könnten zukünftig viele der heute verwendeten Verschlüsselungsverfahren knacken. Dies betrifft unter anderem verschlüsselte E-Mails, Messenger-Dienste oder Online-Banking. „Die gebräuchlichen Verschlüsselungsverfahren basieren auf der Schwierigkeit, große Zahlen in ihre Primfaktoren zu zerlegen – also in Zahlen, die nur durch eins und sich selbst teilbar sind“, erklärt Schmalen. „Dieser Prozess sei für herkömmliche Computer extrem umständlich und zeitaufwendig, für Quantencomputer aber nicht. Und wer die Primfaktoren einer großen Zahl kennt, kann die Verschlüsselung brechen.“
Klassische Verfahren bieten Schutz
Die Lösung: Quantenangriffe lassen sich dennoch mit klassischen Kryptografie-Verfahren abwehren, nämlich mit symmetrischer Verschlüsselung. Hierbei müssen beide Parteien vor dem Aufbau der verschlüsselten Verbindung einen virtuellen Schlüssel austauschen, um die übertragenen Daten später wieder decodieren zu können. Das ist zwar abhörsicher, bislang sind dafür aber komplizierte und teure Geräte notwendig. Jetzt haben die Forschenden nach eigenen Angaben lediglich herkömmliche Hardware eingesetzt: „Wir konnten den Quantenschlüsselaustausch mit Standardhardware aus der Glasfaserkommunikation durchführen, wie sie beispielsweise bei Glasfaseranschlüssen in Häusern und Wohnungen verwendet wird, und nicht mit kostspieligen Spezialgeräten“, sagt Schmalen. Die Forschenden erwarten, dass binnen fünf Jahren ein flächendeckender Einsatz möglich sein wird.
Das Verfahren in Echtzeit wurde im März bereits an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) demonstriert. Eine Videoübertragung über eine Glasfaser am Campus war mit einem Quantenschlüsselaustausch geschützt. Die Forschenden des KIT haben dafür neue Algorithmen zum Schlüsselabgleich entwickelt. Tobias Fehenberger, Director R&D bei ADVA Network Security, sagt: „Das Projekt markiert einen bedeutenden Meilenstein in der Entwicklung quantensicherer Verschlüsselung.“ Durch die erfolgreiche Validierung eines modularen, leistungsstarken Systems beweist es, dass Quantensicherheit mit kommerziellen Komponenten und einer offenen Architektur praxistauglich eingesetzt werden kann, so der Security-Fachmann.
Partner aus Forschung und Industrie
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) förderte das Projekt ‚Entwicklung hochperformanter Übertragungskomponenten für quantensichere Kommunikation über Glasfaserleitungen in Metro- und Weitverkehrsnetzen‘ (DE-QOR) mit 3,4 Millionen Euro. Davon erhielt das KIT rund 350 000 Euro. Projektpartner sind neben dem KIT und ADVA Network Security die LMU, die Leibniz Universität Hannover sowie Microwave Photonics und Creonic.
Weitere Informationen unter: www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/projekte/de-qor
Quelle: www.kit.edu
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