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Post-Quantum Cryptography (PQC)

Post-Quantum Cryptography (PQC)

Definition

Post-Quantum Cryptography (PQC) ist ein Bereich der Kryptographie, der sich darauf konzentriert, neue kryptographische Systeme zu entwickeln, die selbst gegen Quantencomputer sicher sind. Diese Art der Verschlüsselung soll auch dann funktionieren, wenn Quantencomputer so leistungsfähig werden, dass sie traditionelle Verschlüsselungsalgorithmen brechen können.

Weitere Informationen (Wikipedia)

Funktionsprinzip

Post-Quantum Cryptography arbeitet durch die Entwicklung komplexer mathematischer Probleme, die auch von Quantencomputern nicht effizient gelöst werden können. Diese Probleme beinhalten typischerweise Aufgaben, die selbst die erweiterten Berechnungskompetenzen von Quantencomputern außer Kraft setzen. Hierzu gehören Algorithmen, die sich auf Gitterprobleme, Hash-basierte Kryptographie, multivariate Kryptographie und Code-basierte Kryptographie konzentrieren.

Praxisbeispiele

  • 1. Bei der Datenübertragung zwischen zwei Systemen, bei der auch die Sicherheit gegen Quantencomputer benötigt wird.
  • 2. Für die Verschlüsselung von hochsensitiven Daten, die für lange Zeiträume sicher aufbewahrt werden müssen.
  • 3. Wenn staatliche oder militärische Organisationen ihre Kommunikation schützen müssen.

Vorteile

  • 1. Schutz gegen die potenziell zerstörerischen Fähigkeiten von Quantencomputern.
  • 2. Die Fähigkeit, Daten über sehr lange Zeiträume sicher aufzubewahren.
  • 3. Es bietet eine robuste Lösung gegen aktuelle und zukünftige Bedrohungen.
  • 4. PQC ist in der Lage, die Sicherheit von praktisch jeder Datenübertragung zu gewährleisten.
  • 5. Nichtphysikalische Ansätze bei der Erzeugung von Verschlüsselungsschlüsseln erhöhen die Sicherheit.
  • 6. Eignet sich ideal für die sichere Kommunikation zwischen Regierungen.
  • 7. Die sichere Datenverschlüsselung bei Banktransaktionen.
  • 8. Sicherheit für sensible Daten in hochsensiblen Bereichen wie dem Gesundheitswesen.

Herausforderungen

  • 1. Noch immer ein sehr aktives Forschungsgebiet mit vielen Unbekannten.
  • 2. PQC kann Rechenleistung und Speicherintensität erhöhen.
  • 3. Es gibt nur eingeschränkte Hardwareunterstützung.
  • 4. Nicht alle Algorithmusfamilien sind gründlich getestet.
  • 5. Einige Post-Quantum-Algorithmen sind schwer zu implementieren.
  • 6. Es kann schwierig sein, die benötigten Sicherheitsebenen korrekt abzuschätzen.
  • 7. Es gibt potentielle Sicherheitsbedenken, die mit der Begrenzung von Encryption-Key-Längen und Blockgrößen verbunden sind.
  • 8. Es besteht das Risiko, dass zukünftige Fortschritte in der Quanteninformatik PQC-Algorithmen obsolet machen könnten.

Best Practices

  • 1. Verbindung mit klassischer Kryptographie zur Sicherung des Systems.
  • 2. Regelmäßige Überprüfung und Aktualisierung der Algorithmen.
  • 3. Anwendung gut getesteter Algorithmen.
  • 4. Zeitnahe Reaktion auf neue Forschung und Entwicklung.
  • 5. Rechenleistung und Speicherkapazität im Voraus planen.
  • 6. Sicherstellen, dass Hardware und Netzwerkinfrastruktur PQC unterstützen.
  • 7. Schlüsselrichtigkeiten und Blockgrößen sorgfältig wählen.
  • 8. Sicherstellen, dass alle Implementierungen gut abgesichert und getestet sind.

Fazit

Post-Quantum Cryptography ist ein entscheidender Bereich der Kryptographieforschung, der sich darauf konzentriert, die Zukunftsicherheit von Verschlüsselungssystemen zu gewährleisten. Obwohl es noch Herausforderungen und Unbekannte in diesem Bereich gibt, bietet es doch ein hohes Maß an Sicherheit gegen die potenziell zerstörerischen Fähigkeiten von Quantencomputern. Mit der fortschreitenden Entwicklung und Verbesserung von Post-Quantum-Algorithmen wird diese Art der Kryptographie immer wichtiger für die allgemeine Datensicherheit.