Der Q-Day bedroht moderne Verschlüsselungssysteme 4 praktische Schritte gegen die Quantenbedrohung

Anbieter zum Thema

Utimaco Safeware AG

Fujitsu Technology Solutions GmbH

SEPPmail - Deutschland GmbH

FTAPI Software GmbH

Die überlegene Leistung der Quantencomputer könnte große Fortschritte für Wissenschaft, Forschung und Entwicklung bringen, beispielsweise schnellere Lösungswege für komplexe mathematische Probleme. Doch darauf basiert auch moderne Kryptografie und Verschlüsselungssysteme könnten durch Quantenrechner angreifbar werden.

Deutsche Unternehmen sehen die Zukunftstechnologie größtenteils positiv, so geben 67 Prozent der Firmen mit mehr als 100 Beschäftigten an, dass sie Quantencomputer als Chance für das eigene Geschäft sehen. Dies geht aus dem Studienbericht „Quantencomputing in der deutschen Wirtschaft 2026“ des Bitkom hervor. Auf der anderen Seite gibt es auch ein Bewusstsein für mögliche Gefahren. 44 Prozent der Befragten sehen ein hohes Risiko. Dem­gegen­über stehen 50 Prozent, die nur ein geringes Risiko ausmachen.

Neues eBook: Die Quanten-Bedrohung

Der Q-Day kommt! Jetzt auf quan­ten­sichere Verschlüsselung umsteigen

Generell scheint sich die Auseinandersetzung mit Quantencomputing in der deutschen Wirtschaft noch in einem sehr frühen Stadium zu befinden. Lediglich acht Prozent der befragen Unternehmen haben sich bisher intensiv mit dem Thema beschäftigt. Und die große Mehrheit hat dies auch nicht vor. Zwei Drittel (66 Prozent) planen aktuell keine Wei­ter­bil­dungs­maß­nah­men. Dadurch droht eine Wissenslücke und Unternehmen laufen Gefahr, reale Bedrohungen zu übersehen oder als reine Hypothesen abzutun.

Mit Weiterbildung Sicherheitsrisiken vorbeugen

Quantencomputer-Know-how für Fach- und Führungskräfte

Der Q-Day, eine Zäsur für die IT-Sicherheit

Kryptosysteme wie RSA gehören in der digitalen Welt von heute zum Standard. Der Datenaustausch mit Websites oder Messenger-Nachrichten werden so verschlüsselt. Auch elektronische Signaturen werden mithilfe von asymmetrischer Kryptografie erstellt. Die Verfahren basieren bisher auf der Annahme, dass sich bestimmte, komplexe mathematische Operationen nicht in reeller Zeit umkehren lassen. Ein klassisches Beispiel dafür ist die Primfaktorzerlegung großer Zahlen. Mit dem Aufkommen der Quantenrechner könnte diese Annahme allerdings zukünftig hinfällig werden. Spezielle, auf Quantenbits ausgerichtete Algorithmen werden sehr wahrscheinlich bald in der Lage sein, „Abkürzungen“ für die Lösung solcher Probleme zu schaffen, d.h. die Verschlüsselung zu brechen. Der Tag, an dem dies erstmals praktisch möglich sein wird, wird als Q-Day bezeichnet. Google geht beispielsweise davon aus, dass er bereits 2029 eintreffen könnte. Unternehmen, die sich bisher noch nicht mit Quantenrisiken befasst haben, sollten dies also nachholen, schließlich ist Kryptografie in der digitalen Wirtschaft allgegenwärtig.

Bis Ende 2031

BSI verkündet Ablaufdatum klassischer asymmetrischer Verschlüsselung

Praktische Tipps zur Vorbereitung

Unternehmen, die sich gegen drohende Quantengefahren wappnen wollen, sollten sich zunächst ein möglichst klares Bild ihrer eigenen Exposition verschaffen und darauf basierend konkrete technische Maßnahmen evaluieren. Dabei können sie sich an den folgenden Schritten orientieren:

1. Risiko-Assessment

Auch wenn im digitalen Raum praktisch alle Unternehmen auf die eine oder andere Art mit Verschlüsselungen arbeiten, sind nicht alle Informationen gleich gefährdet. Wenn Quantentechnologie in den praktischen Einsatz gelangt, kann man davon ausgehen, dass dies zunächst noch in einem sehr exklusiven Rahmen passiert, also staatlichen Stellen oder Tech-Großkonzernen vorbehalten bleibt. In der weiteren Entwicklung wäre aber durchaus auch davon auszugehen, dass Quanten-Rechenkapazitäten über Infrastructure-as-a-Service breiter zugänglich werden. Solche Angebote dürften allerdings zunächst noch sehr teuer sein, sodass sie von Kriminellen nur für Top-Angriffsziele eingesetzt werden.

Es ist also sehr wahrscheinlich, dass nach einem Q-Day zunächst Unternehmen mit den wertvollsten Informationen oder Organisationen, die ein strategisches Ziel für feindliche Staaten darstellen, zu den ersten Opfern gehören könnten. Unternehmen sollten sich also zunächst damit befassen, welche Rolle für sie digitales geistiges Eigentum spielt, in welcher Form dieses vorliegt und ob eine verschlüsselte Datenübertragung solcher sensiblen Informationen stattfindet.

Security-Insider Podcast – Folge 99

Steht uns der Q-Day bevor?

2. Mapping von Verschlüsselungspunkten

Um Infrastrukturen zuverlässig zu schützen, müssen sich Unternehmen zunächst ein de­tail­lier­tes Bild des aktuellen Zustands mit verschiedenen Abhängigkeiten schaffen. Das ist in der Welt von Hybrid- und Multi-Cloud-Umgebungen weniger trivial als es zunächst klingt. Es geht darum, den Weg von Daten genau nachvollziehen zu können und zu wissen, wo was mit welchen Verfahren verschlüsselt wird und wer die Kontrolle über die entsprechenden Schlüssel hat.

3. Kryptoagilität planen

Aufbauend auf der eigenen Risikoabschätzung und dem Inventar verschiedener Krypto-Assets können sich Unternehmen überlegen, wo der dringendste Handlungsbedarf besteht und quantensichere Verschlüsselungsverfahren zuerst eingeführt werden sollten. Sie sollten außerdem prüfen, ob ihre Cloud-Partner die Nutzung eigener Verschlüsselung zulassen. Wenn dies der Fall ist, können Unternehmen die volle Kontrolle behalten und selbst entscheiden, wann es Zeit für eine Umstellung ist.

Quantensichere Kryptografie

Maßnahmen gegen „Harvest Now, Decrypt Later“-Attacken

In besonders gefährdeten Branchen kann es ratsam sein, bereits heute auf Algorithmen der neuen Generation zu setzen, etwa um sich gegen sogenannte „Harvest Now, Decrypt Later“-Angriffe zu wappnen. Dabei geht es darum, wertvolle, heute noch durch Verschlüsselung geschützte Daten zu sammeln, um sie zukünftig mittels Quantencomputing-Power zu ent­schlüsseln. Das US-amerikanische National Institute of Standards and Technology (NIST) hat bereits entsprechende Standards für quantensichere Verschlüsselung veröffentlicht.

Hierbei handelt es sich längst nicht mehr um eine rein theoretische Diskussion. Sowohl in den USA als auch in der EU existieren bereits konkrete Zeitpläne und Deadlines für den Einsatz quantensicherer Algorithmen. In den USA müssen zentrale Systeme bis Ende 2030 auf Post-Quanten-Kryptographie umgestellt werden, während die EU-Roadmap vorsieht, Hochrisiko-Anwendungen ebenfalls bis 2030 zu migrieren und bis 2026 mit ersten Umsetzungs­maß­nahmen zu starten.

Risiko für heutige Verschlüsselung

NIS-2-konform zu Quantenresistenz

4. Eigene oder Partner-Hardware prüfen

Hardware-Sicherheitsmodule (HSM) sind die ideale Wahl für die Erzeugung und Speicherung kryptografischer Schlüssel. Anders als Software-Lösungen können sie Manipulationssicherheit gewährleisten und eignen sich daher auch für kritische Anwendungen. Allerdings kommen nicht alle HSM mit den Anforderungen durch die neuen Algorithmen zurecht. Je nach Betriebs­modell sollten Unternehmen prüfen, ob ihre eigene Hardware oder durch Partner be­reit­ge­stell­te HSM entsprechend leistungsfähig sind. Durch HSM-as-a-Service können heute ebenfalls hohe Schutzniveaus entsprechend z. B. FIPS- oder PCI-Standards erreicht werden. Durch die Kooperation mit europäischen Partnern sorgen Unternehmen dafür, auch im Bereich kryptografischer Infrastruktur ihre digitale Souveränität sicherzustellen.

Über den Autor: Nils Gerhardt verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Cyber­sicher­heits­branche. Derzeit ist er Chief Technology Officer bei Utimaco, einem führenden Anbieter von Cybersicherheitslösungen, und Mitglied des Aufsichtsrats der ISITS AG.

Quantencomputer sind bereits jetzt Chance und Gefahr für Rechenzentren

'Harvest now, decrypt later' - die Angreifer lauern

(ID:50908400)