Post-Quanten-Kryptographie – die Zukunft der digitalen Sicherheit

Die Post-Quanten-Kryptographie wird in Zukunft die Sicherheit vieler Systeme verbessern, indem sie vor raffinierten Spähprogrammen von Hochleistungscomputern schützt. Im Gegensatz zu den in weiten Bereichen immer noch verwendeten asymmetrischen Kryptosystemen ist die Post-Quanten-Kryptographie sogar bei dem Einsatz von Quantencomputern mehr oder weniger kaum entzifferbar. Ihren Namen hat das Post-Quanten-System von Daniel J. Bernstein, der als Professor an den Universitäten von Illinois in Chicago und Eindhoven in Holland in den Fächern Kryptologie und Algorithmische Zahlentheorie lehrt. Daniel J. Bernstein organisierte auch die erste Fachkonferenz PQCrypto federführend mit.

Zukunftsfähiger und klassischer Schutz vor Angriffen

Einer der Vorteile der Post-Quanten-Kryptographie gegenüber vielen anderen Entwicklungen in der digitalen Welt ist, dass das System nicht nur vor raffinierten in der Zukunft möglichen Angriffen, sondern auch vor bereits bekannten Gefahren schützt. Nur ein System reicht auf Dauer aus, um illegale Spionage in Computersystemen abzuwehren. Dieses Quantencomputer-resistente Verschlüsselungs­verfahren setzt sich aus hochkomplexen mathematischen Operationen zusammen. Auch langfristig gewährleisten Post-Quanten-Algorithmen den Schutz vor Quantencomputern, die gezielt Daten ausspähen können. Die Implementierung von Systemen auf Basis der Post-Quanten-Kryptographie ist für Unternehmen eine gute Wahl, die viele Kundenkontakte haben. Geschäftspartner fühlen sich mit Partnern wohl, die auf lange Sicht Datensicherheit zu bieten haben.

Entwicklung von öffentlichen Schlüsseln

Das US-amerikanische National Institute of Standards and Technology hat sich seit 2016 mit verschiedenen quantenresistenten kryptografischen Algorithmen für öffentliche Schlüssel in Forschungsarbeiten beschäftigt. Das erste Ergebnis war die Festlegung von vier Algorithmen für die Standardisierung. Neben CRYSTALS-Kyber und CRYSTALS-Dilithium gehören auch Falcon und SPHINCS+ zu diesen Algorithmen zum Schutz vor Quantencomputern. Schließlich gibt es seit August 2024 drei öffentliche Standards, die aus den ersten Algorithmen CRYSTALS-Kyber, CRYSTALS-Dilithium und SPHINCS+ entstanden sind. Diese Federal Information Processing Standards sind auf der Homepage des National Institute of Standards and Technology öffentlich zugänglich.

Post-Quanten-Ära – Blick in die Zukunft in den USA

Aktuell werden weitere Verschlüsselungs- und Schlüsselherstellungsalgorithmen am National Institute of Standards and Technology erforscht. BIKE, Classic McEliece und HQC sollen verschiedene Verschlüsselungsmethoden für unterschiedliche mathematische Operationen bieten, um den Sprung in die Post-Quanten-Ära zu sichern. Die Notwendigkeit der Post-Quanten-Kryptographie wird an einem Vergleich der Arbeitsweisen von herkömmlichen Computern und Quantencomputern deutlich. Während ein klassisches Bit Informationen als „0“ und „1“ definiert, kann sich ein Qubit auch als Zwischenzustand darstellen. Die Vervielfachung der Möglichkeiten mit Zwischenzuständen ist heute kaum vorstellbar. Doch schon bald werden Branchen wie Telekommunikation, Pharmaindustrie, Autoindustrie oder auch die Energiewirtschaft auf den Schutz von Algorithmen der Post-Quanten-Kryptographie angewiesen sein.