Stichwort Quantensicherheit: Asymmetrische Kryptografie ist besonders gefährdet. Wege zur Vorbereitung auf Post-Quanten-Kryptografie, PQC…
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Quantencomputer-Technologien machen größere Fortschritte. Innerhalb der kommenden vier bis fünf Jahre können nach Ansicht von Experten Quantenangriffe möglich werden, die aktuell verwendete und bislang sichere Verschlüsselungsverfahren brechen – mit direkten Folgen für die digitale Sicherheit. „Q-Day“ bezeichnet man übrigens den Tag, an dem böswillige Akteure einen direkten Zugang zu quantengestützten Cyberangriffen erlangen...
Nicht nur Industriegrößen wie Apple, Google, IBM oder Cloudflare, sondern auch viele spezialisierte Lösungsanbieter im Sicherheitsumfeld (Utimaco, Gigamon etc. / siehe unten im Texte) weisen deshalb darauf hin, dass beim Einsatz bislang bewährter klassischer Verschlüsselungsverfahren die Gefahr besteht, bei einem Angriff künftig massive Schäden zu erleiden.
Auch Storageanbieter wie WD (Western Digital) haben bekanntgegeben, dass sich erste Festplatten des Herstellers mit Post-Quanten-Kryptografie in der Kundenqualifizierung befinden. Die Ultrastar® (SMR) HDDs bieten dazu einen PQC-fähigen Secure Boot und Firmware-Schutz.
Microchip Technology hat sein Angebot PQK-fähiger Trust-Shield-ICs inzwischen ebenfalls um den Plattform-Root-of-Trust-Controller TS1800 und Secure-Boot-Controller TS50x erweitert.
IT-Verantwortliche sollten deshalb bereits jetzt Maßnahmen zur Quantensicherheit planen und ergreifen, um ihre Systeme auf Post-Quanten-Kryptografie umzustellen. Wie die Vorbereitung aussehen kann und worauf es bei der Migration ankommt, soll in dieser Episode angerissen werden.
Hintergrund
Ähnlich wie bei anderen Technologien dürfte auch bei Quantencomputern langfristig von einer wachsender Verbreitung auszugehen sein, sodass diese früher oder später eine Option für Kriminelle werden. Um die digitale Sicherheit weiterhin zu gewährleisten, muss sich die aktuelle Kryptografie gravierend verändern.
Unternehmen sollten z.B. nach Meinung von Cindy Provin, CSO bei Utimaco (einem Security Spezialisten aus Aachen) deshalb möglichst frühzeitig den Umstieg auf quantensichere Algorithmen (Post Quantum Cryptography; PQC) vorbereiten: "Auch wenn dies mit erhöhtem Aufwand und zusätzlichen Ressourcen verbunden ist – etwa durch den Einsatz komplexerer Verfahren – darf das Thema nicht aufgeschoben werden. Kommt es tatsächlich zu Angriffen auf klassische Krypto-Systeme, können die Folgen gravierend sein."
Cyber-Kriminelle leisten zudem heute schon Vorarbeit... Stichwort: „Harvest now, decrypt later“. Mithilfe von Phishing-Attacken oder über andere Schwachstellen verschaffen sie sich Zugang zum Unternehmensnetzwerk. Im Zuge dessen sammeln sie verschlüsselte Daten und warten, bis Quantencomputer für sie verfügbar sind, um sie dann entschlüsseln zu können.
Nicht nur eine abstrakte Bedrohung
Gefährdet ist laut den Experten insbesondere die asymmetrische Kryptografie, wo die Beziehung zwischen privatem und öffentlichem Schlüssel über schwer umkehrbare mathematische Operationen hergestellt wird. Mit aktueller Hardware ist es heute nicht in reeller Zeit möglich, aus einem öffentlichen Schlüssel auf den damit verknüpften aber geheimen privaten Schlüssel zu schließen. Die Rechenleistung der Quantenrechner könnte diese Grundlage moderner Kryptosysteme nach Ansicht von C. Provin jedoch zunichtemachen. Beispiele dafür:
- Asymmetrische Kryptografie bildet die Grundlage für sichere Verbindungen im Internet (HTTPS) und schützt die Kommunikation in Messenger-Diensten wie WhatsApp durch Ende-zu-Ende-Verschlüsselung. Dies gilt auch digitale Nachweise, wie sie künftig in der von der EU geplanten ID-Wallet gespeichert werden sollen.
- Inhalte können mit einem öffentlichen Schlüssel überprüft werden, während nur befugte Stellen mit entsprechenden privaten Schlüsseln zur Ausstellung berechtigt sind. Ebenso kommt asymmetrische Kryptografie bei qualifizierten elektronischen Signaturen zum Einsatz. Ein Angriff auf die dafür verwendeten Zertifikate könnte damit digitale Verträge kompromittieren und wertlos machen.
Angesichts dieser realen Bedrohungen stellt sich auch die Frage, wie die Industrie mit dem Thema umgeht. Nur 20 Prozent der Unternehmen haben bereits mit der PQC-Migration begonnen, wie eine Umfrage von Utimaco unter mehr als 200 Organisationen in den USA, dem Vereinigten Königreich und Deutschland bereits im letzten Jahr gezeigt hat.
Dabei sollten Verantwortliche nach Ansicht der Fachleute bedenken, dass die Umstellung auf Postquanten-Kryptografie kein Nebenprojekt, sondern eine umfassende Transformation darstellt, bei der die kryptografische Infrastruktur für mehrere Anwendungsfälle neu definiert werden muss.
Die Umstellung auf neue kryptografische Algorithmen kann für bestehende Systeme störend sein, insbesondere aufgrund längerer Schlüssel und unterschiedlicher Implementierungen.
- „Bei den Unternehmen, die an einer PQC-Migration arbeiten, bevorzugen laut der Untersuchung demnach die meisten (63 Prozent) einen hybriden Ansatz, der klassische und Post-Quantum-Kryptografie kombiniert. 17 Prozent planen eine vollständige PQC-Implementierung.
- Quantum Key Distribution (QKD), eine Methode des Schlüsselaustauschs, die sich selbst Quanteneffekte zunutze macht, möchten laut Studie lediglich 12 Prozent der befragten Unternehmen als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme implementieren.“
- Gründe dafür könnten danach im Bedarf von neuer, hochspezialisierter Hardware sowie physikalische Einschränkungen bei den Übertragungswegen sein. PQC lässt sich hingegen sehr gut in bestehende Systeme integrieren. Betreiber sollten darauf achten, dass Hardware-Anbieter oder Kryptografie-Diensteanbieter auch „kryptoagil“ sind, sodass sie bei Bedarf neue, quantensichere Algorithmen auf ihre Geräte aufspielen können.
Große Cloud-Plattformen sind bereits aktiv: Google Cloud z.B. schaltet ab diesem Oktober 2026 auf den Lastverteilern seiner Cloud-Plattform eine hybride, quantensichere Schlüsselvereinbarung standardmäßig ein. Und Cloudflare hat schon Ende September angekündigt, selbst zu einer öffentlichen Zertifizierungsstelle zu werden. Auch Spezialist Gigamon benennt wichtige Punkte, die aus Sicht des Sicherheitsanbieters innerhalb einer umfassenden Resistenzstrategie nicht fehlen dürfen:
"1. Zero-Trust-Architektur aufbauen
Mittels Segmentierung und dynamischen Routings können Sicherheitsteams Netzwerkpfade verwalten und Zugangsprivilegien in Echtzeit vergeben. Nutzer und Geräte erhalten nur dann Zugriff auf Komponenten, wenn diese für ihre Arbeit relevant sind. Ein solches Vorgehen schränkt die Kompromittierungsmöglichkeiten durch unautorisierte Dritte ein.
2. Hohes Sichtbarkeitsniveau gewährleisten
Sogenannte Blind Spots wie lateraler und verschlüsselter Datenverkehr machen es Cyber-Kriminellen extrem einfach, ungesehen ins Netzwerk einzudringen, um dort Malware zu platzieren und Daten zu stehlen. Eine Deep-Observability-Lösung sorgt für mehr Sichtbarkeit bis hinunter auf Netzwerkebene. Sie befindet sich zwischen Netzwerk und Sicherheits-Tools und analysiert sämtliche Traffic-Daten – und zwar über physische, virtuelle und Cloud-Umgebungen hinweg.
Diese Informationen spielt sie den Sicherheits-Tools zu, wodurch Teams Anomalien und akute Bedrohungen effizienter identifizieren und entsprechend reagieren können. Zudem dient Deep Observability als Fundament für eine Zero-Trust-Architektur, da Sicherheitsteams einen transparenten Überblick über alle Daten, Anwendungen sowie Identitäten und Geräte gewinnen.
3. Gemeinsam Sicherheitsstandards schaffen
Eine Durch- und Umsetzung von Cybersecurity-Regulierungen, allgemeinen Standards und Compliance-Richtlinien braucht jedoch Zeit. Oftmals gründen diese laut Gigamon auf einem veralteten Konzept von Sicherheitskontrollen, was Unternehmen unbeabsichtigt daran hindert, sich fortschrittlichen Bedrohungen erfolgreich zu stellen.“
Fazit
NIST weist darauf hin, dass die vollständige Einführung neuer kryptografischer Verfahren erfahrungsgemäß zehn bis zwanzig Jahre dauern kann. Gerade deshalb sollte die Umstellung auf die seit 2024 verfügbaren Standards ML-KEM sowie ML-DSA (Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm) und SLH-DSA (Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm) für digitale Signaturen zügig beginnen. Zusätzlicher Zeitdruck entsteht durch Künstliche Intelligenz, die genutzt wird, um Schwachstellen in den IT-Systemen aufzudecken.
Querverweis / externer Link > https://www.nist.gov/publications/transition-post-quantum-cryptography-standards
Gerade KRITIS-Unternehmen sollten gemäß der Quanteninitiative des Diplomatic Council ihre wichtigsten Systeme zügig auf standardisierte Post-Quanten-Verfahren und Kryptoagilität vorbereiten und parallel festlegen, welche besonders kritischen Verbindungen zusätzlich durch QKD abgesichert werden.“ Dies bewusst vor dem Hintergrund der Herausforderung, kryptografische Verfahren kontrolliert zu ersetzen, ohne den Geschäftsbetrieb zu unterbrechen.
Stand Okt. 2026.
Querverweis:
Unser Beitrag > Sicherheitsanforderungen von Quantum Neural Networks (QNN)
Unser Beitrag > Quantenresilienter Speicher: WD Ultrastar® SMR HDDs mit Post-Quanten-Kryptografie in Kundenqualifizierung
Unser Beitrag > Microchip erweitert post-quantenfähige Root-of-Trust-Controller Serie für kommende Sicherheitsstandards