Im Namen meines damaligen Arbeitgebers, der Boreus GmbH (heute WIIT AG), habe ich diesen Vortrag zur Zukunft der Verschlüsselung gehalten. Er basiert im Wesentlichen auf meiner Masterthesis zur Post-Quanten-Kryptographie.
Worum ging es?
Quantencomputer gelten als Gefahr für moderne Kryptographie. Der Vortrag erklärt, warum das so ist, welche Alternativen es gibt, wie leistungsfähig diese sind und was das für heutige Rechnernetze bedeutet.
- Grundlagen des Quantum Computing: Superposition, Qubits, Verschränkung und Dekohärenz sowie die Arten von Quantencomputern (Quantenannealer, analoge und universelle Quantencomputer).
- Quantenalgorithmen: Der Shor-Algorithmus bricht Faktorisierung und diskreten Logarithmus (RSA, Diffie-Hellman, ElGamal, ECC). Der Grover-Algorithmus beschleunigt die Suche in Schlüsselräumen und halbiert damit effektiv die Sicherheit symmetrischer Verfahren und Hashfunktionen.
- Post-Quanten-Verfahren: hashbasierte, gitterbasierte, codebasierte, multivariate und isogeniebasierte Ansätze mit ihren Stärken und Schwächen, zum Beispiel Schlüsselgrößen oder Reifegrad.
- Leistungsvergleich: Messungen von Handshake-Latenz und Verbindungsdurchsatz bei HTTPS mit Post-Quanten-Verfahren im Vergleich zu RSA und ECC.
- Auswirkungen auf Netze: X.509-Zertifikate und Vertrauensketten, IKEv2, TLS, S/MIME und SSH sowie höhere Last durch größere Schlüssel.
Kernbotschaft
Asymmetrische Verfahren sind durch Quantencomputer grundlegend bedroht, symmetrische Verfahren lassen sich mit größeren Schlüsseln (AES-256, SHA-256 oder länger) absichern. Post-Quanten-Verfahren sind verfügbar, bringen aber Mehraufwand bei Schlüsselgrößen, Rechenleistung und Protokollen mit sich. Wer langlebige Infrastrukturen betreibt, sollte den Umstieg frühzeitig planen.
Stand: 2017. Zum Ausblick gehörten damals der Standardisierungsprozess des NIST und die Standardisierung von XMSS. Die Einschätzungen zum Entwicklungsstand der Quantencomputer sind inzwischen überholt.