Quantencomputer könnten zukünftig viele der heute verwendeten Verschlüsselungsverfahren knacken. Dies betrifft verschlüsselte E-Mails, Messenger-Dienste oder Online-Banking. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) zeigt neue Lösung auf Basis einer offenen Architektur zur Abwehr, um abhörsichere Internetverbindungen zu gewährleisten...
Hintergrund
Quantencomputing kann in naher Zukunft eine ernstzunehmende Bedrohung für aktuelle Verschlüsselungsstandards (und übrigens auch für die Blockchain) sein. Künftige Bedrohungen ergeben sich dabei alleine aus der ständig wachsenden Leistungsfähigkeit dieser Rechnersysteme. Laurent Schmalen, Professor am Institut für Nachrichtentechnik des KIT erklärt: „…Denn 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. Dieser Prozess ist für herkömmliche Computer extrem umständlich und zeitaufwendig, für Quantencomputer aber nicht… Und wer die Primfaktoren einer großen Zahl kennt, kann die Verschlüsselung brechen.“
Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben gemeinsam mit Partnern jetzt ein Verfahren entwickelt und vorgestellt, das Internetverbindungen schon heute vor der Quantentechnologie von morgen verlässlich schützen kann. Die Lösung lautet „Symmetrische Verschlüsselung“.
Klassische Verfahren sollen laut KIT vor Angriffen der Zukunft schützen
Bei klassischen Kryptografie-Verfahren und symmetrische Verschlüsselung 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. Dazu haben die Forschenden jetzt lediglich herkömmliche Hardware eingesetzt.
Den Forschern gelang es, den Quantenschlüssel-Austausch mit Standardhardware aus der Glasfaserkommunikation durchzuführen, so wie sie beispielsweise bei Glasfaseranschlüssen in Häusern-/Wohnungen verwendet wird. Laut Prof. Schmalen soll damit binnen fünf Jahren ein flächendeckender Einsatz möglich sein und das globale Telekommunikations-Netz abhörsicher gemacht werden können.
Erfolgreiche Demonstration
Am vergangenen Donnerstag, 27. März 2025, hat das Projektteam das Verfahren in Echtzeit an der Ludwig-Maximilians-Universität München demonstriert. Dabei wurde eine Videoübertragung über eine Glasfaser am Campus realisiert, die mit dem Quantenschlüssel-Austausch geschützt war. Forschende des KIT haben dafür neuartige Algorithmen zum Schlüsselabgleich entwickelt. Diese stellen sicher, dass beide Parteien, die eine verschlüsselte Verbindung aufbauen wollen, einen absolut identischen Schlüssel besitzen und dabei trotzdem die Verbindung abhörsicher ist.
Die neuen Algorithmen zum Schlüsselabgleich sind laut Prof. Schmalen ein entscheidender Schritt, um abhörsichere Verbindungen zu gewährleisten. Sie sollen sich dynamisch an wechselnde Bedingungen anpassen können und verhindern, dass Angreifer Informationen aus dem Schlüsselaustausch gewinnen.
Bild: Dank eines neuen Verfahrens zum Schlüsselaustausch können Forschende die Kommunikation von heute vor Quantenangriffen von morgen schützen. (Quelle: TetateaX/stock.adobe.com).
Kommentarauszug Tobias Fehenberger, Director R&D bei ADVA Network Security: „Durch die erfolgreiche Validierung eines modularen, leistungsstarken Systems beweist es, dass Quantensicherheit mit kommerziellen Komponenten und einer offenen Architektur praxistauglich eingesetzt werden kann.“
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) förderte laut KIT 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 neben dem KIT und der ADVA Network Security GmbH sind die Ludwig-Maximilians-Universität München, die Leibniz Universität Hannover sowie Microwave Photonics GmbH und Creonic GmbH.
Querverweis:
Unser Beitrag > Quantensichere Datenübertragung im Feldversuch: Colt verwendet ADVA FSP 3000 mit QKD
Unser Beitrag > Quantencomputer bedrohen die Sicherheit von Verschlüsselungs-Verfahren, Blogpost Teil 2
Unser Beitrag > IBM Cloud mit quantensicherer Kryptographie; Integration mit IBM Cloud Object Storage
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