Sind Ihre Daten bereit für Quantencomputer? Ein Leitfaden zur Post-Quanten-Kryptografie

Quantencomputer sind keine Zukunftsmusik mehr. Doch sind Ihre Verschlüsselungssysteme diesen Maschinen überhaupt schon gewachsen? Lesen Sie in diesem Online-Beitrag, wie quantenresistente Verschlüsselung Unternehmen schon heute auf die Ära der Quantencomputer vorbereitet.

Vor einigen Jahren noch reine Theorie, stehen Quantencomputer heute kurz davor, die digitale Infrastruktur grundlegend zu verändern. Laut einer Erhebung von Gartner wird erwartet, dass bis 2030 mindestens 20 Prozent der Unternehmen auf der ganzen Welt Post-Quanten-Kryptografie implementiert haben werden, um sich gegen die Risiken der quantentechnologischen Zukunft zu schützen (zur Studie). Doch was bedeutet das für den kleinen und mittleren Betrieb im DACH-Raum, der sich zunehmend mit Cyberrisiken und komplexen Sicherheitsanforderungen konfrontiert sieht? Die Reaktion ist klar: Es ist Zeit, sich auf die Ära der Quantencomputer einzustellen.

Quantencomputer, deren Verarbeitungskraft die der heutigen IT-Systeme um ein Mehrfaches übertreffen, könnten bestehende Kryptomethoden wie RSA oder ECC in kürzester Zeit knacken. Für Betriebe bedeutet dies eine fundamentale Gefährdung ihrer kritischen Informationen und Infrastrukturen. Quantenresistente Verschlüsselung bietet einen Lösungsansatz, um diese Sicherheitslücken zu eliminieren und IT-Infrastrukturen langfristig abzusichern.

Das BSI schreibt: „Unter quantenresistenter Kryptografie versteht man Verschlüsselungsmethoden, von denen angenommen wird, dass sie auch mit Hilfe eines Quantencomputers nicht zu kompromittieren sind. Im Gegensatz zur Quantenkryptografie können diese Verfahren auf klassischer Hardware implementiert werden.“ (Quelle). Was genau sich hinter dem Begriff verbirgt und wieso das Sachgebiet für Mittelständler von Bedeutung ist, das erfahren Sie in diesem Beitrag.

1. Die Wissenschaft hinter der Post-Quanten-Kryptografie

Post-Quanten-Kryptografie beschreibt eine Reihe von kryptografischen Verfahren, die selbst den Angriffsvektoren hochpotenter Quantenrechner gewachsen sind. Im Unterschied zu klassischen Verfahren basiert sie nicht auf Problemen wie der Zerlegung großer Primzahlen oder der Berechnung diskreter Logarithmen, die quantenbasierte Systeme leicht bewältigen könnten. Stattdessen setzen post-quantenkryptografische Algorithmen auf Rechenaufgaben, die auch von Quantencomputern nicht effizient gelöst werden können, etwa Gitterprobleme oder isogene elliptische Kurvenstrukturen.

Die Entwicklung in diesem Fachgebiet hat bereits aussichtsreiche Normen hervorgebracht. 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 Algorithmen wie CRYSTALS-Kyber oder CRYSTALS-Dilithium. Was alles technisch komplex klingt, bedeutet für KMUs im DACH-Raum eigentlich nur eins: Wir machen bedeutende Schritte in Richtung Zukunftssicherheit hinsichtlich unserer aller Cybersicherheit und entwickeln Standards, auf Grundlage derer IT-Anbieter zuverlässige Lösungen erarbeiten können.

2. Quantencomputer gegen klassische Verschlüsselung

Quantencomputer funktionieren anders als die Rechensysteme, die wir heute nutzen: Statt Daten nur als 0 oder 1 (Binärwerte) zu codieren, arbeiten sie mit sogenannten Qubits. Diese können gleichzeitig mehrere Zustände einnehmen – man nennt das Superposition – und sich auf besondere Weise miteinander verbinden. Dadurch können sie Rechenprozesse unglaublich viel schneller abwickeln als es herkömmliche Systeme bisher leisten.

Das wird vor allem bei Kryptografie ein Problem: Viele heutige Sicherheitsverfahren, wie RSA, basieren darauf, dass es rechnerisch aufwendig ist, große Zahlen in ihre Primfaktoren zu analysieren. Mit einem Quantencomputer und einem speziellen Verfahren namens Shors Algorithmus könnte das jedoch in viel kürzerer Dauer möglich sein. Das bedeutet, dass auch moderne Kryptoverfahren wie ECC, die oft in der Datenübertragung verwendet werden, gefährdet wären.

Quantencomputer machen also unsere bisher etablierten Sicherheitsstrategien zunichte, weil die Kryptografie, auf der sie beruhen, binnen Millisekunden entschlüsselt werden kann. Die Lösung: Post-Quanten-Kryptografie – eine neue Form der Verschlüsselung.

3. Herausforderungen bei der Implementierung von Post-Quanten-Lösungen

Post-Quanten-Kryptografie bietet deutliche Pluspunkte: Sie erhöht die Abwehrfähigkeit gegenüber kommenden Gefahren und ermöglicht Unternehmen, ihre technologischen Systeme langfristig zu sichern. Dennoch ist die Umstellung mit Komplikationen verbunden. Die Einbindung neuer Algorithmen in bestehende Systeme kann komplex sein und erfordert einer sorgfältigen Planung.

Zudem sind nicht alle quantenresistenten Algorithmen gleich effizient. Einige erfordern mehr Prozessorressourcen oder Datenspeicher, als konventionelle Methoden, was die Performance beeinflussen kann. Unternehmen sollten daher eine individuelle Risiko- und Kostenanalyse vornehmen, um die für sie geeignetsten Kryptomethoden auszuwählen.

4. Schritte zur Integration von Post-Quanten-Kryptografie

Organisationen, die sich auf die Post-Quanten-Ära einstellen wollen, sollten folgende Schritte berücksichtigen:

Bestandsaufnahme: Analysieren Sie, welche Verschlüsselungstechniken in Ihrer technologischen Umgebung verwendet werden und welche Sicherheitslücken existieren.
Risikobewertung: Bewerten Sie, welche Ihrer Daten besonders schützenswert sind und wie groß das Bedrohungspotenzial eines Angriffs durch Quantencomputer ist.
Pilotprojekte: Testen Sie die Integration post-quantenresistenter Verfahren in nicht-kritischen Bereichen, bevor Sie diese unternehmensweit ausrollen.
Weiterbildungen: Vergewissern Sie sich, dass Ihre IT-Teams über die notwendigen Kompetenzen besitzen, um die neuen Verfahren einzusetzen und zu warten.
Kontinuierliche Überprüfung: 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 quantenfähige Systeme für heutige Verschlüsselungstechnologien mit sich bringen, und der technischen Tiefe, ist es für Betriebe hierbei wichtiger denn je, einen erfahrenen Dienstleister an ihrer Seite zu haben. Ein guter Experte hilft nicht nur, die passenden Sicherheitsstrategien zu entwickeln, sondern auch, frühzeitig auf neue Bedrohungen zu antworten und Infrastrukturen zukunftssicher zu machen.

5. Fazit: Zukunftssichere IT durch Post-Quanten-Kryptografie

Die Zeit der Quantencomputer ist keine abstrakte Zukunftsidee mehr, sondern eine greifbare Realität, auf die Unternehmen sich vorbereiten müssen. Post-Quanten-Kryptografie bietet kleinen und mittleren Unternehmen im deutschsprachigen Wirtschaftsraum die Möglichkeit, ihre Cybersicherheit grundlegend zu verbessern und sich gegen kommende Risiken zu schützen.

Wer jetzt handelt, sichert nicht nur seine sensiblen Daten, sondern erlangt auch einen strategischen Vorsprung. Mit einer klaren Strategie, erfahrenen Fachkräften und der Entschlossenheit, in die kommenden Technologien zu investieren, können Betriebe die Anforderungen der quantengetriebenen Zukunft meistern und ihre Position in einer zunehmend digitalen Welt ausbauen.

Sie möchten mehr über Post-Quanten-Kryptografie wissen oder herausfinden, wie Ihr Betrieb sich optimal auf die Quantenzeit einstellen sollte? Nehmen Sie gerne Kontakt auf – wir helfen Ihnen kompetent mit unserer Fachkenntnis.

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