IT-Sicherheit neu gedacht: Die Rolle der Post-Quanten-Kryptografie

Quantencomputer sind keine ferne Vision mehr. Doch sind Ihre Verschlüsselungssysteme denen überhaupt schon gewachsen? Lesen Sie in diesem Online-Beitrag, wie quantenresistente Verschlüsselung Firmen schon heute auf die Ära der Quantenmaschinen einstellt.

Vor einigen Jahren noch reine Theorie, stehen Quantencomputer heute kurz davor, die digitale Infrastruktur grundlegend zu revolutionieren. Laut einer Studie von Gartner wird prognostiziert, dass bis 2030 mindestens 20 Prozent der Unternehmen weltweit Post-Quanten-Kryptografie implementiert haben werden, um sich gegen die Gefahren der quantentechnologischen Zukunft abzusichern (zur Studie: https://www.gartner.com/en/articles/post-quantum-cryptography). Doch was bedeutet das für den Mittelstand im DACH-Raum, der sich fortschreitend mit digitalen Bedrohungen und vielschichtigen Schutzanforderungen konfrontiert sieht? Die Reaktion ist klar: Es ist Zeit, sich auf die Ära der Quantencomputer vorzubereiten.

Quantencomputer, deren Rechenleistung die der gegenwärtigen IT-Systeme um ein Mehrfaches übersteigen, könnten bestehende Kryptomethoden wie RSA oder ECC in kürzester Zeit kompromittieren. Für Betriebe bedeutet dies eine ernsthafte Bedrohung ihrer kritischen Informationen und Systeme. Quantenresistente Verschlüsselung bietet einen Ansatz zur Abhilfe, um diese Sicherheitslücken zu eliminieren und IT-Infrastrukturen langfristig abzusichern.

Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik schreibt: „Unter Post-Quanten-Kryptografie versteht man Verschlüsselungsmethoden, von denen angenommen wird, dass sie auch mit Hilfe eines Quantenrechners nicht zu kompromittieren sind. Im Gegensatz zur quantenbasierten Kryptografie können diese Methoden auf konventionellen Systemen implementiert werden.“ (Quelle: https://www.bsi.bund.de/DE/Themen/Unternehmen-und-Organisationen/Informationen-und-Empfehlungen/Quantentechnologien-und-Post-Quanten-Kryptografie/Post-Quanten-Kryptografie/post-quanten-kryptografie_node.html). Was genau sich hinter dem Begriff verbirgt und wieso das Sachgebiet für mittelständische Unternehmen von Bedeutung ist, das erfahren Sie in diesem Blog-Artikel.

Quantenresistente Verschlüsselung erklärt

Quantenresistente Kryptografie beschreibt eine Gruppe von kryptografischen Verfahren, die selbst den Angriffsvektoren leistungsstarker Quantencomputer standhalten können. Im Gegensatz zu traditionellen Methoden basiert sie nicht auf mathematischen Herausforderungen wie der Faktorisierung großer Zahlen oder der Berechnung diskreter Logarithmen, die Quantencomputer schnell lösen könnten. Stattdessen setzen post-quantenkryptografische Algorithmen auf Rechenaufgaben, die auch von Quantencomputern nicht effizient verarbeitet werden können, etwa Gitterprobleme oder isogenetische elliptische Kurven.

Die Entwicklung in diesem Bereich hat bereits vielversprechende Standards entwickelt. Das „National Institute of Standards and Technology“ (kurz: NIST) in den USA organisiert aktuell eine Auswahlrunde zur Normierung von Post-Quanten-Algorithmen. Zu den vielversprechendsten Kandidaten gehören Verfahren wie CRYSTALS-Kyber oder CRYSTALS-Dilithium. Was alles technisch komplex klingt, bedeutet für mittelständische Unternehmen im deutschsprachigen Raum eigentlich nur eins: Wir machen bedeutende Schritte in Richtung Zukunftssicherheit hinsichtlich unserer aller IT-Sicherheit und entwickeln Richtlinien, auf Grundlage derer IT-Dienstleister robuste Systeme bereitstellen können.

Warum Quantencomputer klassische Kryptografie bedrohen

Quantenrechner funktionieren anders als die Rechensysteme, die wir heute verwenden: Statt Informationen nur als 0 oder 1 (Binärwerte) zu codieren, arbeiten sie mit sogenannten Qubits. Diese können gleichzeitig mehrere Zustandskombinationen einnehmen – man nennt das Superposition – und sich auf besondere Weise miteinander vereinen. Dadurch können sie Berechnungen unglaublich viel schneller durchführen als es herkömmliche Systeme bisher leisten.

Das wird vor allem bei Kryptografie ein Problem: Viele heutige Sicherheitsverfahren, wie das RSA-Verfahren, basieren darauf, dass es rechnerisch aufwendig ist, große Werte in ihre Faktoren zu analysieren. Mit einem Quantencomputer und einem speziellen Algorithmus namens Shors Algorithmus könnte das aber in viel kürzerer Dauer gelingen. Das bedeutet, dass auch moderne Kryptoverfahren wie Elliptic Curve Cryptography, die oft in der Datenübertragung verwendet werden, gefährdet wären.

Quantencomputer machen also unsere bisher etablierten Kryptokonzeptionen wirkungslos, weil die Kryptografie, auf der sie beruhen, binnen Sekunden entschlüsselt werden kann. Die Antwort: Post-Quanten-Kryptografie – eine neuartige Form der Verschlüsselung.

Was die Einführung von Post-Quanten-Kryptografie mit sich bringt

Post-Quanten-Kryptografie bietet klare Vorteile: Sie steigert die Sicherheit gegenüber kommenden Gefahren und versetzt Betriebe in die Lage, ihre technologischen Systeme langfristig zu schützen. Dennoch ist die Umstellung mit Herausforderungen behaftet. Die Integration neuer Algorithmen in bestehende Systeme kann aufwendig sein und erfordert einer sorgfältigen Planung.

Zudem sind nicht alle quantenresistenten Algorithmen gleich leistungsfähig. Einige benötigen mehr Prozessorressourcen oder Speicherplatz, als klassische Verfahren, was die Performance mindern kann. Organisationen sollten daher eine individuelle Abwägung von Aufwand und Gefahr durchführen, um die für sie optimal passenden Algorithmen festzulegen.

Wie Unternehmen Post-Quanten-Kryptografie implementieren können

Unternehmen, die sich auf die Post-Quanten-Ära vorbereiten möchten, sollten folgende Schritte berücksichtigen:

1. Bestandsaufnahme: Analysieren Sie, welche kryptografischen Verfahren in Ihrer IT-Infrastruktur eingesetzt werden und welche Schwachstellen existieren.

2. Risikobewertung: Bewerten Sie, welche Ihrer Daten besonders schützenswert sind und wie groß das Risiko eines quantenbasierten Angriffs ist.

3. Testläufe: Testen Sie die Einbindung post-quantenresistenter Verfahren in unbedenklichen Systemteilen, bevor Sie diese flächendeckend ausrollen.

4. Weiterbildungen: Stellen Sie sicher, dass Ihre technischen Fachkräfte über die notwendigen Kompetenzen besitzen, um die neuen Methoden zu implementieren und zu warten.

5. Laufende Evaluierung: Halten Sie sich über die neuesten Fortschritte im Feld Post-Quanten-Kryptografie auf dem Laufenden und justieren Sie Ihre Sicherheitsstrategie regelmäßig.

Angesichts der Herausforderungen, die Quantencomputer für heutige Verschlüsselungstechnologien mit sich bringen, und der Komplexität des Themas, ist es für Unternehmen hierbei von höchster Bedeutung, einen kompetenten Partner an ihrer Seite zu haben. Ein guter Experte hilft nicht nur, die richtigen Schutzkonzepte zu konzipieren, sondern auch, frühzeitig auf neue Gefahren zu reagieren und Infrastrukturen zukunftssicher zu machen.

Fazit: Handlungsbedarf für den Mittelstand

Die Quantenära ist keine abstrakte Zukunftsidee mehr, sondern eine konkrete Entwicklung, auf die Unternehmen sich einstellen sollten. Post-Quanten-Kryptografie bietet Mittelständlern im deutschsprachigen Wirtschaftsraum die Chance, ihre Cybersicherheit nachhaltig zu stärken und sich gegen zukünftige Bedrohungen zu schützen.

Wer jetzt handelt, sichert nicht nur seine kritischen Informationen, sondern erlangt auch einen Wettbewerbsvorteil. Mit einer klaren Strategie, erfahrenen Fachkräften und der Bereitschaft, in die kommenden Technologien zu investieren, können Betriebe die Anforderungen der quantengetriebenen Zukunft bewältigen und ihre Wettbewerbsfähigkeit in einer zunehmend digitalen Welt stärken.

Sie möchten mehr über Post-Quanten-Kryptografie erfahren oder klären, wie Ihr Betrieb sich optimal auf die Ära der Quantencomputer vorbereiten kann? Nehmen Sie gerne Kontakt auf – wir helfen Ihnen kompetent mit unserer Expertise.