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Forschungsprojekt ‚PQC4MED‘

Datenschutz und Quantencomputing

Im neuen Projekt ‘PQC4MED‘ arbeitet das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) gemeinsam mit mehreren Partnern an Verfahren daran, medizinische Daten durch updatefähige Systeme langfristig vor Attacken durch Quantencomputer zu schützen.

Bild: ©Venusvi/stock.adobe

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Durch ihre enorme Rechenleistung können Quantencomputer Kalkulationen durchführen, bei denen selbst Supercomputer an ihre Grenzen kommen. Für die Datensicherheit stellen die Möglichkeiten des Quantencomputings (QC) allerdings eine Gefahr dar: Viele der heutigen kryptographischen Verfahren könnten durch die Einführung eines leistungsstarken Quantencomputers unsicher werden. Deshalb gilt es, Methoden zur Post-Quanten-Kryptographie (PQC) zu entwickeln, die auch QC-Attacken standhalten können – gerade wenn es um Langzeitdatensicherheit geht.

Schutz auch bei langfristigem Einsatz

Zu diesen Bereichen zählt die Medizintechnik: Während Patientendaten eine besondere Schutzbedürftigkeit zukommt, werden die medizinischen Geräte, die diese erheben und verarbeiten, aufgrund ihrer Komplexität und ihres Anschaffungsaufwands für einen langfristigen Einsatz konzipiert. Aus diesem Grund hat der Forschungsbereich Cyber-Physical Systems des DFKI unter Leitung von Prof. Dr. Rolf Drechsler nun gemeinsam mit Partnern aus der Forschung und Wirtschaft das Projekt PQC4MED (PQC-Technologien für den Datenschutz in der medizinischen Versorgung in Deutschland) gestartet. Ziel ist es, durch neue langzeitsichere Update-Mechanismen zu garantieren, dass medizinische Geräte stets mit den aktuellsten kryptographischen Verfahren ausgestattet werden können – und so langfristig gegen Quantencomputer geschützt sind.

Die Fähigkeit von Geräten, ihre Verschlüsselung zu aktualisieren, wird als Krypto-Agilität bezeichnet. Diese Updatefähigkeit kommt unter anderem bei eingebettete Systemen zum Tragen, dar ihr Austausch oft um einiges kostenaufwändiger und wegen der verschiedenen Komponenten riskanter ist als bei individuellen Rechensystemen. Aus diesem Grund soll im Rahmen des Forschungsprojektes eine Update-Plattform für eingebettete Systeme in der Medizintechnik entstehen, die sowohl hardware- als auch softwareseitig Krypto-Agilität schafft und so den zukünftigen Einsatz von QC-resistenten Algorithmen ermöglicht.

Secure Element updaten

Das Secure Element (SE) – ein Chip – ermöglicht dabei den Schutz der verarbeiteten Daten im Gerät und spielt daher bei Angriffen durch Quantencomputer eine wichtige Rolle. Im Rahmen des Projektes soll ein Secure Element zu entwickelt werden, das sich auf neue Verschlüsselungsverfahren updaten lässt. Als Basis dafür dienen kryptographische Standards, die derzeit hinsichtlich ihrer Resistenz gegen Quantencomputer festgelegt werden. Doch auch medizinische Geräte, die sich bereits im Einsatz befinden, sollen durch neue Updateverfahren aktualisiert werden können, teilt das DFKI in einer Pressemeldung mit. Ein nachträglicher Austausch einzelner Secure Elements soll so vermieden werden.

Neben dem DFKI sind Wibu-Systems, Infineon Technologies, Schölly Fiberoptic, Macio, das Institut für Theoretische Informatik (ITI) des KIT sowie das Institut für IT-Sicherheit der Universität Lübeck beteiligt. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und ist auf drei Jahre angelegt.


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