AIT: Zukunftssichere Verschlüsselung von Daten

Forschung, die wirkt – für sichere Datennetze.

Mit dem Siegeszug der digitalen Kommunikation wachsen auch die Risiken durch Hackerangriffe und Datenmissbrauch. Zusätzlich steigt die Bedrohung durch künftig verfügbare Quantencomputer, die aktuelle Verschlüsselungen potenziell brechen könnten. Denn Quantencomputer können durch die Nutzung quantenmechanischer Eigenschaften gewisse Berechnungen exponentiell schneller durchführen als klassische Computer. Die langfristige Sicherheit aktueller Verfahren zum Schutz der Daten wird dadurch infrage gestellt. Das betrifft alltägliche digitale Transaktionen genauso wie sensitive Kommunikation bzw. Datenbestände.

Eine zentrale Gegenmaßnahme ist eine sichere Verschlüsselung (Kryptographie), die auch in einer sogenannten Post-Quanten-Welt mit leistungsfähigen Quantencomputern eine sichere Daten-Infrastruktur gewährleisten kann. Durch fortgeschrittene Methoden sollen auch in Zukunft Integrität, Authentizität und Vertraulichkeit von Daten langfristig und beweisbar garantiert werden. Benötigt werden Verfahren insbesondere für die Verschlüsselung, für die Absicherung von Kommunikationswegen und für digitale Signaturen.

FORSCHUNG UND ANWENDUNG

In der Forschungsgruppe Quantum-Safe Cryptography (QSC) des AIT Austrian Institute of Technology wird diese Herausforderung auf unterschiedlichen Ebenen adressiert – sowohl im Bereich der Forschung als auch bei der Implementierung praxistauglicher Systeme. Die Expert:innen fungieren dabei als Koordinatoren und Partner vieler nationaler und europäischer Projekte und haben sich innerhalb Österreichs, aber auch im europäischen und internationalen Kontext als Kompetenzzentrum für post-quanten-sichere Kryptographie (PQC) etabliert. Das Know-how wird überdies aktiv in Gremien zur europäischen und internationalen Standardisierung eingebracht.

NEUE QUANTENSICHERE KRYPTOGRAPHIE-VERFAHREN

Auf grundlagennaher Seite wurden in jüngster Zeit zahlreiche Publikationen auf hochrangigen internationalen Konferenzen wie EUROCRYPT oder AsiaCCS veröffentlicht bzw. präsentiert, in denen innovative Verfahren der Post-Quanten-Kryptographie beschrieben wurden. Neue Algorithmen aus dem Hause AIT sind auch erfolgreich in dem vom US-amerikanischen „National Institute of Standards and Technology“ (NIST) durchgeführten „Post-Quantum Cryptography“-Wettbewerb vertreten. Der vielversprechende quantensichere Digitale-Signatur-Algorithmus PICNIC erreichte als „alternate candidate“ die letzte Phase des Auswahlverfahrens; und der Algorithmus FAEST stieg heuer im Bereich „Additional Digital Signature Schemes“ in die dritte Runde auf.

PRAKTISCHE IMPLEMENTIERUNG VON LÖSUNGEN

Auf der Software-Seite stellt die Gruppe Referenzimplementierungen der entwickelten Verfahren – inklusive laufzeit- sowie sicherheitsoptimierter Varianten – als Open-Source-Komponenten zur Verfügung. Die Migration komplexer bestehender Systeme wurde beispielsweise im Zuge des KIRAS-Projekts PREPARED demonstriert, in dem gemeinsam mit dem Bundeskanzleramt sowie weiteren Partnern aus Industrie und Wissenschaft die PDF-Signaturlösung der ID Austria prototypisch in eine post-quanten-sichere Version übergeführt wurde.

KOMBINATION MIT QUANTENVERSCHLÜSSELUNG

Überdies arbeitet das Team eng mit AIT-Spezialist:innen im Bereich Quantenverschlüsselung zusammen, die europaweite Systeme zur sicheren Übertragung von Schlüsseln mithilfe von quantenphysikalischen Prinzipien entwickeln und aufbauen. Das Ziel dieser Arbeiten ist eine Hybridisierung von post-quanten-sicheren Verfahren (PQC) mit Quanten-Schlüsselverteilung (QKD) – dadurch können die physikalischen Sicherheitsgarantien von QKD mit den Ende-zu-Ende-Garantien von PQC kombiniert werden.

WACHSENDER DRUCK AUF LÖSUNGEN

Da das Bewusstsein von Bedarfsträgern und Anbietern sicherheitsrelevanter Lösungen im Bezug auf Post-Quanten-Sicherheit wächst und auch die europäischen und internationalen Zeitpläne für eine Migration ambitioniert sind, forcieren die AIT-Forschenden ihre Forschung und insbesondere die Aktivitäten für Standardisierung.

AIT: FORSCHUNG FÜR DIE INFRASTRUKTUR VON MORGEN

Mehr als 1.600 Mitarbeiter:innen arbeiten täglich am AIT Austrian Institute of Technology an den zentralen Infrastrukturthemen der Zukunft, insbesondere in den Bereichen Energie, Mobilität, Gesundheit und Daten. Am AIT werden Infrastrukturen von morgen gedacht und erforscht. Als Österreichs größte Forschungs- und Technologieorganisation ist das AIT eine Brücke zwischen Wissenschaft und Innovation und arbeitet entlang der gesamten Innovationskette – von der Idee bis zur Umsetzung – mit der Industrie und öffentlichen Einrichtungen zusammen. Zur Weiterentwicklung zukunftsfitter Technologien betreibt das AIT die modernste Forschungs-Infrastruktur Österreichs, mit spezialisierten Labors für Energie, Mobilität, Stadtplanung, Digital Security, Ernährungssicherheit und vieles mehr. Forschung des AIT wirkt und schafft Lösungen – für Unternehmen, die Gesellschaft und letztlich für uns alle.

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