Anzeige
Anzeige
Anzeige
Beitrag drucken

Kryptographische Systeme

Verschlüsseln mit dem Quantenrechner

Sollte Quantentechnologie einmal verfügbar sein, könnte sich das Thema IT-Sicherheit deutlich verändern. Denn Cyberkriminelle dürften sich dann vor allem auf Endpunktangriffe und Social Engineering konzentrieren.

Bild: ©wacomka/stock.adobe.com

Bild: ©wacomka/stock.adobe.com

Warum ein Quantencomputer gegenüber einem herkömmlichen Digitalcomputer bei diversen Rechnungen im Vorteil ist, zeigt ein Vergleich. Dort wo konventionelle Computer mit Bits arbeiten, nutzt der auf den Gesetzen der Quantenmechanik beruhende Computer sogenannte Qubits. Diese können durch Überlagerungen einen dritten Zustand zwischen den beiden Basiszustände 0 und 1 annehmen, was sich ‚Superposition‘ nennt. In Verbindung mit dem ‚Superpositionsprinzip‘ nutzt ein Quantencomputer den Effekt der ‚Verschränkung‘, wodurch er parallel ausgeführte Rechenoperationen um ein Vielfaches schneller ausführen kann als ein klassischer Computer. Allerdings ist zu erwähnen, dass beide Architekturen bei den Rechenoperationen der Addition und Multiplikationen die gleiche Zeit benötigen. Zudem bestehen durch die hohe Instabilität der Quantencomputerumgebung sowie die Beeinträchtigung der Quantenübertragung über größere Distanzen Einschränkungen bei der Nutzung eines Quantencomputers.

Leistungsversprechen steht

Um die Praktikabilität und die Rechenleistung von Quantencomputern zu erhöhen, wird deshalb mit Hochdruck sowohl auf staatlicher als auch auf kommerzieller Ebene geforscht. Als Pioniere auf diesem Gebiet gelten momentan die USA, Russland und China. Zudem gibt es auch Unternehmen und Einrichtungen wie Google, IBM, die NSA und das Max-Planck-Institut für Quantenoptik in München, die sich der Forschung diesbezüglich verschrieben haben. Bereits 2017 startete China einen Quanten-Kommunikations-Satelliten (Micius Satellit), welcher ein auf Quantentechnologie basierendes, vollständig verschlüsseltes Kommunikationssystem ermöglichen soll – bei ersten Tests wurden Nachrichten über eine Strecke von 7600km verschickt. Im Frühjahr 2018 stellte Google den bis heute größten Quantencomputer Bristlecone vor, der mit einer Rechenleistung von 72 Qubits arbeitet. Der erste kommerzielle und somit für die Öffentlichkeit zugängliche Quantencomputer wurde von IBM im Januar 2019 auf der CES in Las Vegas vorgestellt. Dieser staatlich und kommerziell vorangetriebene technologische Fortschritt lässt auf enorme Rechenleistungen hoffen, stellt aber ebenfalls ein bislang nicht kalkulierbares zukünftiges Risiko für die Cybersicherheit dar.

Ungewisse Bedrohungen

Welche Bedrohungen die Einführung von Quantencomputing-Technologie für verschiedene Wirtschaftszweige bedeutet, lässt sich noch nicht abschätzen, aber das Wachstum an Rechenleistung könnte viele geschäftsrelevante Überlegungen begünstigen. Betrachtet man die zunehmenden Datenmengen, wie etwa Online-Userdaten, könnten diese durch die Rechenleistung von Quantencomputern besser erfasst und analysiert werden. Ebenso könnte er aber auch aktuelle Sicherheitsstandards akut gefährden.

Verschlüsselung neu denken

Somit nimmt die Bedeutung der Post-Quantenkryptographie für die Verschlüsselung von Daten zu. Allerdings gibt es bei den aktuell angewendeten Sicherheitsstandards Unterschiede in Bezug auf ihren Schutz gegenüber Quantentechnologie. Es sind vor allen Dingen asymmetrische bzw. Public-Key-Kryptographie-Algorithmen, die von der Weiterentwicklung der Quantentechnologie betroffen sind. Basiert eine Verschlüsselungsmethode auf dem diskreten Logarithmusproblem, dem elliptischen Kurvenlogarithmusproblem oder dem Faktorisierungsproblem, so lässt sich diese mithilfe des von einem Quantencomputer ausgeführten Shor- oder Grover-Algorithmus in kurzer Zeit entschlüsseln.

Kosten vs. Sicherheit

Als Beispiel für einen kryptographisches Verfahren, was auf dem Faktorisierungsproblem beruht ist das RSA-Kryptosystem. Dabei handelt es sich um eines der am weitesten verbreiteten Verschlüsselungsverfahren für Kryptosystem – gegen polynomiale Quantenangriffe bietet es jedoch keinen ausreichenden Schutz. Jedoch sollte man in der Post-Quantum-Zeit und trotz der Anfälligkeit der RSA-Verschlüsselungen durch den Shor-Algorithmus, diese nicht sofort ad acta legen, da sie dennoch eine der kostengünstigeren Kryptosysteme sind, die einen guten Sicherheitsstandard gegenüber linearen Quantenangriffen bieten.


Das könnte Sie auch interessieren:

Die Nutzung von privaten 5G-Frequenzen kann beginnen. Wie das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mitteilt, können Unternehmen ab sofort Anträge stellen.‣ weiterlesen

Seit Anfang November ist Frank Steinhoff (Bild) neuer Geschäftsführer bei Softing Industrial Automation. Er ist am Hauptsitz des Unternehmens in Haar bei München tätig.‣ weiterlesen

Auf der SPS präsentiert Gossen Metrawatt neben Messtechnik zur Prüfung elektrischer Anlagen und Betriebsmittel seine Cloud-basierten Lösungen für ein integrales Prüfdatenmanagement.‣ weiterlesen

Nach dem Start der Frequenzvergabe für industrielle und landwirtschaftliche 5G-Netze äußern sich die vier Industrieverbände VCI, VDA, VDMA und ZVEI in einer gemeinsamen Pressemitteilung zu den Vergabebedingungen.‣ weiterlesen

Der Automatisierer ABB erweitert den Service ABB Ability Condition Monitoring für den Antriebsstrang, der Antriebe, Motoren, Pumpen und Lager miteinander verbindet, mit einer Option für die zustandsbasierte Instandhaltung von Antrieben.‣ weiterlesen

Die Pepperl+Fuchs-Marke Ecom bringt eine neue Version der eigensicheren 4G/LTE-Android-Smartphone-Serie Smart-Ex auf die kommende SPS (Halle 7A, Stand 330) mit. Mit 12,7cm-Display und einem überarbeiteten Zubehörkonzept ist das neu entwickelte Smart-Ex 02 explosionsgeschützte Smartphone für die Zone 1/21 und Div. 1 zertifiziert.‣ weiterlesen

Rittal wird auf der SPS zahlreiche Neuheiten vorstellen. Als Highlight hat das Unternehmen Oncite ausgerufen, ein echtzeitfähiges und datensouveränes KI-Edge-Rechenzentrum zur Verarbeitung von Produktionsdaten.‣ weiterlesen

Die Version 2.9 von Eplan Smart Wiring soll den Prozess der Verdrahtung für Anwender leichter und übersichtlicher gestalten. Architektur und Layout wurden dafür von Hersteller Eplan (Halle 6, Stand 120) überarbeitet. Der Verdrahtungsstatus von Projekten wird nun direkt angezeigt, inklusive Prüfmodus.‣ weiterlesen

Nach den Industrie-PCs S21WP und S19P hat Noax (Halle 7, Stand 400) seine Steel-Serie nun um ein Gerät im 15-Zoll-Format erweitert. Das Display mit PCAP-Touch-Technologie wird durch gehärtetes Sicherheitsglas geschützt, lässt sich aber sowohl mit Fingern als auch mit Handschuhen bedienen.‣ weiterlesen

MathWorks hat kürzlich Release 2019b mit neuen Funktionen in Matlab und Simulink vorgestellt. Dazu gehören unter anderem Funktionen für die künstliche Intelligenz, das Deep Learning und Erweiterungen für Firmen der Automobilindustrie.‣ weiterlesen

Aaronn Electronic ist dieses Jahr zum ersten Mal auf der Messe SPS in Nürnberg als Aussteller vertreten (Halle 8, Stand 426). Der Systemintegrator zeigt an seinem Stand zum einen neue Produkte seiner Technologiepartner Advantech und Kontron.‣ weiterlesen

Anzeige
Anzeige
Anzeige