Quantensichere Sicherheitsarchitekturen Quantum-Readiness ist heute die Mindestanforderung!

Quantum-Readiness ist keine Zukunftsfrage mehr, denn Angreifer sammeln heute bereits verschlüsselte Daten für die spätere Entschlüsselung mit Quantencomputern. Sicherheitsarchitekturen werden für zehn Jahre und mehr geplant und müssen dieses Risiko heute einkalkulieren. Hybride Post-Quantum-Kryptografie zeigt, wie das gelingen kann.

Quantencomputer gelten seit Jahren als Zukunftstechnologie. Ihr praktischer Einsatz scheint zwar weiterhin „noch einige Jahre entfernt“, jedoch ist in der IT-Sicherheitsbranche ein breiter Konsens entstanden: Der Zeitpunkt, an dem Quantencomputer klassische kryptografische Verfahren angreifen können, rückt näher.

Unternehmen sollten sich deshalb fragen, wie gut ihre Sicherheitsarchitektur auf Angriffe durch Quantencomputer vorbereitet ist. Dabei geht es weniger um akute Bedrohungen als um strategische Planung. Sicherheitsarchitekturen werden typischerweise für lange Nutzungszyklen entworfen, häufig zehn Jahre oder mehr, und müssen daher auch zukünftigen Angriffsmodellen standhalten. Hier rückt die Quantum-Readiness in den Fokus, also die Fähigkeit einer Sicherheitslösung, auch im Zeitalter leistungsfähiger Quantencomputer verlässlich zu funktionieren.

Security-Insider Podcast – Folge 99

Steht uns der Q-Day bevor?

Welche Branchen sind besonders von Quantum-Readiness betroffen?

Quantum-Readiness betrifft grundsätzlich alle Organisationen, die auf kryptografisch gesicherte Kommunikation angewiesen sind. Besonders hoch ist die Relevanz jedoch in Branchen mit langen Schutzfristen, regulatorischen Anforderungen oder kritischen Infrastrukturen, unter anderem:

• Finanzdienstleister und Versicherungen, da Transaktionen, Identitäten und Verträge über Jahrzehnte hinweg überprüfbar und fälschungssicher bleiben müssen.

• Öffentlicher Sektor, E-Government und kritische Infrastrukturen, wo staatliche Daten, Identitäten und Verwaltungsprozesse langfristig geschützt werden müssen.

• Gesundheitswesen, Industrie und vernetzte Produktionsumgebungen, in denen sensible personenbezogene Daten, geistiges Eigentum und sicherheitskritische Systeme im Einsatz sind.

Auch Digitale Identitäten, IoT-Ökosysteme und Plattformanbieter sind besonders exponiert, da sie große Mengen langfristig relevanter Schlüssel- und Zertifikatsdaten verwalten. Deshalb sollten diese bereits heute Quantum-ready sein.

Risiko für heutige Verschlüsselung

NIS-2-konform zu Quantenresistenz

Gefahr im Verzug: „Harvest now, decrypt later“

Ein zentrales Risiko im Zusammenhang mit Quantencomputern ist das sogenannte „Harvest-now-decrypt-later“-Szenario. Angreifer sammeln dabei bereits heute verschlüsselte Kommunikation, speichern sie langfristig und entschlüsseln sie erst zu einem späteren Zeitpunkt, wenn leistungsfähige Quantencomputer zur Verfügung stehen. Besonders kritisch ist dieses Szenario für Daten mit langer Schutzbedürftigkeit. Dazu zählen etwa Identitätsdaten, kryptografische Schlüssel, digitale Signaturen sowie vertrauliche Geschäfts- und Verwaltungsinformationen. In vielen Fällen müssen diese Daten über Jahrzehnte hinweg geschützt bleiben, etwa aus rechtlichen oder regulatorischen Gründen.

Klassische asymmetrische Verfahren wie RSA oder Elliptic Curve Cryptography sind unter diesen Bedingungen nicht mehr zukunftssicher. Sie basieren auf mathematischen Problemen, die von Quantenalgorithmen prinzipiell effizient gelöst werden können. Selbst wenn diese Angriffe heute noch nicht praktikabel sind, ist ihre grundsätzliche Machbarkeit wissenschaftlich belegt.

Die Konsequenz daraus ist: Sicherheitskonzepte dürfen sich nicht nur an aktuellen Bedrohungen orientieren, sondern sollten auch zukünftige Angriffsmodelle einbeziehen und Vorsorgemaßnahmen treffen.

Quantencomputer sind bereits jetzt Chance und Gefahr für Rechenzentren

'Harvest now, decrypt later' - die Angreifer lauern

Fundament: Kryptografisch abgesicherter Verbindungsaufbau

In nahezu allen IT-Sicherheitslösungen bildet der kryptografisch abgesicherte Verbindungsaufbau das Fundament. In dieser Phase werden kryptografische Schlüssel ausgehandelt, Kommunikationspartner authentifiziert und die Basis für Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität gelegt. Fehler oder Schwächen in diesem Schritt wirken sich unmittelbar auf alle nachgelagerten Sicherheitsfunktionen aus.

Ist dieser Prozess kompromittiert, bringen sämtliche darauf aufbauenden Sicherheitsmechanismen keinen Nutzen, unabhängig davon, wie robust sie im Detail gestaltet sind. Aus diesem Grund gilt der Verbindungsaufbau als besonders sensibler Teil jeder Sicherheitsarchitektur. Er ist zugleich der ideale Einstiegspunkt für quantensichere Erweiterungen.

Deshalb setzen viele Quantum-Ready-Strategien genau hier an. Wer den Verbindungsaufbau frühzeitig quantensicher gestaltet, reduziert das Risiko langfristiger Angriffe. Gleichzeitig lassen sich so bestehende Architekturen schrittweise weiterentwickeln, ohne sie vollständig neu entwerfen zu müssen.

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Post-Quantum-Kryptografie: Fortschritt mit offenen Fragen

Post-Quantum-Kryptografie (Englisch: Post-Quantum Cryptography, PQC) bezeichnet kryptografische Verfahren, die auch gegenüber Angriffen durch Quantencomputer resistent sind. In den vergangenen Jahren hat sich dieses Forschungsfeld enorm weiterentwickelt, sowohl theoretisch als auch praktisch. Zahlreiche Algorithmen wurden intensiv analysiert, getestet und in ersten produktiven Umgebungen erprobt.

Internationale Standardisierungsprozesse, etwa zur Auswahl geeigneter PQC-Algorithmen, sind weit fortgeschritten. Dennoch befinden sich viele dieser Verfahren noch in einer vergleichsweise frühen Phase ihres Lebenszyklus. Im Gegensatz zur klassischen Kryptografie fehlt ihnen bislang die jahrzehntelange praktische Bewährung unter echten Angriffsbedingungen.

Für Unternehmen ergibt sich daraus ein Spannungsfeld. Einerseits ist der Einsatz quantensicherer Verfahren notwendig, andererseits besteht ein berechtigtes Interesse daran, Risiken neuer Algorithmen zu begrenzen. Die zentrale Frage ist, wie sich Quantensicherheit realisieren lässt, ohne sich vollständig auf Verfahren zu verlassen, deren langfristige Widerstandsfähigkeit nicht abschließend bewertet werden kann.

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Prof. Dr. Johannes Buchmann zum hybriden Ansatz als pragmatische Lösung für Cybersicherheit im Post-Quantum-Zeitalter: „Ein hybrider kryptografischer Ansatz gilt derzeit als der technisch gangbarste Weg, um Quantensicherheit in bestehende IT-Sicherheitsarchitekturen zu integrieren. Kernidee ist die parallele Nutzung klassischer, bewährter Verfahren und quantensicherer Post-Quantum-Algorithmen innerhalb desselben kryptografischen Prozesses – insbesondere beim Schlüsselaustausch und der initialen Sitzungsaushandlung.“

Technisch umgesetzt bedeutet dies, dass beim Verbindungsaufbau mehrere kryptografische Primitive gleichzeitig ausgeführt werden. Beispielsweise wird ein klassischer Diffie-Hellman- oder Elliptic-Curve-basierter Schlüsselaustausch mit einem Post-Quantum-Key-Encapsulation-Mechanismus kombiniert. Die resultierenden Schlüsselmaterialien werden anschließend kryptografisch miteinander verknüpft, etwa durch eine gemeinsame Schlüsselableitungsfunktion. Der finale Sitzungsschlüssel ist damit nur dann kompromittierbar, wenn sowohl das klassische als auch das Post-Quantum-Verfahren gebrochen werden.

Dieses Sicherheitsmodell adressiert zwei zentrale Unsicherheiten gleichzeitig. Zum einen schützt es vor zukünftigen Quantenangriffen auf heute noch weit verbreitete asymmetrische Verfahren. Zum anderen reduziert es das Risiko, das aus der noch begrenzten Langzeiterfahrung mit Post-Quantum-Algorithmen resultiert. Sollte sich ein neu standardisiertes Verfahren später als kryptografisch schwächer erweisen, bleibt die Sicherheit der Verbindung durch die klassische Komponente erhalten, jedenfalls vorläufig.

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Prof. Dr. Johannes Buchmann fährt fort: „Ein weiterer technischer Vorteil des hybriden Ansatzes liegt in seiner Kompatibilität mit bestehenden Protokollen und Systemlandschaften. Hybride Verfahren lassen sich in vielen Fällen in etablierte Protokollrahmen integrieren, ohne deren grundlegende Architektur zu verändern. Der Verbindungsaufbau wird erweitert, nicht ersetzt. Das ist insbesondere für Unternehmen relevant, die komplexe, historisch gewachsene Infrastrukturen betreiben und keine vollständige Neugestaltung ihrer Sicherheitsarchitektur realistisch umsetzen können.“

Darüber hinaus erlaubt der hybride Ansatz eine klare Trennung zwischen kryptografischer Logik und Anwendungslogik. Wird die Kryptografie modular implementiert, können einzelne Algorithmen gezielt ausgetauscht oder ergänzt werden, sobald neue Erkenntnisse oder Standards vorliegen. Diese Austauschbarkeit ist ein zentraler Aspekt von langfristiger Quantum-Readiness. Sicherheitsarchitekturen werden damit nicht auf einen bestimmten Algorithmus festgelegt, sondern bleiben anpassungsfähig gegenüber zukünftigen kryptografischen Entwicklungen.

„Aus technischer Sicht ist der hybride Ansatz daher weniger als Übergangslösung zu verstehen, sondern vielmehr als robuste Designentscheidung unter realen Unsicherheitsbedingungen. Er verbindet konservative Sicherheitsprinzipien mit der notwendigen Offenheit für neue kryptografische Verfahren – und schafft damit die Voraussetzung, Quantensicherheit schrittweise, kontrolliert und betriebssicher umzusetzen“, so Prof. Dr. Johannes Buchmann.

Vorbereitung auf das Quantencomputing

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Implementierung als Qualitätsmerkmal der Softwarebasis

Die Umsetzung hybrider kryptografischer Verfahren ist technisch anspruchsvoll. Post-Quantum-Algorithmen können neue Anforderungen mit sich bringen, etwa größeres Schlüsselmaterial, veränderte Protokollabläufe oder höhere Rechenlasten. Nicht jede bestehende Softwarearchitektur ist darauf vorbereitet, diese Anforderungen ohne Anpassungen zu erfüllen.

Wenn Unternehmen dennoch in der Lage sind, solche Verfahren innerhalb kurzer Zeit produktiv zu integrieren, ist dies ein starkes Qualitätsmerkmal. Es deutet auf eine gut strukturierte, modulare Code-Basis hin, die kryptografische Funktionen klar abstrahiert. Ebenso spricht es für eine Architektur, die langfristige Weiterentwicklung von Beginn an mitgedacht hat.

Gleichzeitig zeigt eine erfolgreiche Implementierung, dass Post-Quantum-Kryptografie den experimentellen Status zunehmend verlässt. Die Verfahren sind inzwischen so stabil, dass sie sich in realen Sicherheitslösungen einsetzen lassen – zumindest in hybriden Szenarien.

Bis Ende 2031

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Quantum-Readiness als Entscheidungskriterium ab 2026

Unternehmen können sich mit Quantum-Readiness nicht nur vom Wettbewerb abheben. Vielmehr wird es sich in den kommenden Jahren zu einer Mindestanforderung entwickeln. Sicherheitsverantwortliche sollten heute bei der Auswahl von Security-Anbietern prüfen:

• Ist der Verbindungsaufbau bereits quantensicher gestaltet?

• Wird ein hybrider Ansatz verwendet?

• Existiert eine Roadmap für weitere Quantum-Ready-Komponenten?

• Wie gut ist die Lösung gegen zukünftige kryptografische Umbrüche abgesichert?

Wenn Sicherheitsanbieter diese Fragen heute nicht beantworten können, werden sie es zunehmend schwer haben, langfristiges Vertrauen bei Kunden und Interessenten aufzubauen.

Der nächste Entwicklungsschritt: PKI und externe Abhängigkeiten

Während interne Verbindungen vergleichsweise kontrolliert abgesichert werden können, steigt die Komplexität deutlich, sobald Sicherheitslösungen stärker mit der Außenwelt interagieren. Besonders relevant ist der Einsatz von Public-Key-Infrastrukturen (PKI) und digitalen Zertifikaten, die auf internationalen Standards basieren.

Im PKI-Umfeld sind Unternehmen auf Interoperabilität angewiesen. Für Post-Quantum-Kryptografie befinden sich viele dieser Standards noch in der Entwicklung. Offene Fragen betreffen unter anderem die formale Abbildung hybrider Zertifikate, die Kompatibilität mit bestehenden Clients und Plattformen sowie die langfristige Verwaltung quantensicherer Schlüsselmaterialien.

Ohne abgeschlossene Standardisierung entstehen Insellösungen. Diese können kurzfristig funktionieren, lassen sich jedoch später nur schwer in größere Ökosysteme integrieren.

Quantencomputer in fünf bis zehn Jahren breit verfügbar

Post-Quanten-Kryptografie wird zur Pflicht

Warum ein stufenweises Vorgehen sinnvoll ist

Ein verantwortungsvoller Umgang mit Quantum-Readiness bedeutet nicht, jede Komponente sofort umzustellen. Vielmehr braucht es ein stufenweises, standardkonformes Vorgehen:

• 1. Absicherung der internen Verbindungen durch hybride Verfahren

• 2. Beobachtung und Einbindung laufender Standardisierungsprozesse

• 3. Erweiterung auf PKI-nahe Komponenten, sobald verbindliche Standards vorliegen

Dieser Ansatz minimiert Risiken und stellt sicher, dass Quantum-Ready-Lösungen technisch, organisatorisch und regulatorisch umsetzbar sind.

Fazit: Zukunftssicherheit beginnt heute

Quantencomputer verändern die Spielregeln der IT-Sicherheit nicht zwar schlagartig, sondern schleichend und mit zunehmender Geschwindigkeit. Unternehmen sollten Quantum-Readiness deshalb nicht aufschieben, sondern sich frühzeitig damit beschäftigen. Wer heute in Security-Lösungen investiert, muss davon ausgehen, dass diese Systeme viele Jahre im Einsatz bleiben. Quantum-Ready-Architekturen, insbesondere mit hybrider Kryptografie, bieten einen realistischen und pragmatischen Weg, um diese Zukunftssicherheit herzustellen. Ab 2026 wird es nicht mehr ausreichen, Sicherheit nur am aktuellen Stand der Technik zu messen. Entscheidend wird sein, wie gut sie auf das vorbereitet ist, was kommt. Für Anwender bedeutet das: Die Wahl eines Security-Anbieters ist immer auch eine Entscheidung über die kryptografische Zukunftsfähigkeit der eigenen Organisation.

Über den Autor: Ismet Koyun ist CEO und Gründer der KOBIL Gruppe.

Harvest now, decrypt later bedroht langlebige IT-Systeme

Quantenresistente Kryptografie wird schneller nötig als gedacht

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