Cryptography for the Post-Quantum Era

Kryptographische Verfahren bieten Möglichkeiten den rechtlichen Grundlagen zur langfristigen Informationssicherheit zu entsprechen in dem sie es ermöglichen die Vertraulichkeit von Daten zu gewährleisten solange das entsprechende Schlüsselmaterial geheim bleibt. Jedoch sind die Sicherheitsgarantien für die aktuell genutzten Verfahren durch Angreifer mit Zugang zu Quantencomputern gefährdet. Leistungsfähige Quantencomputer wären in der Lage große Teile der heute verwendeten asymmetrische Kryptographie (asymmetrische Verschlüsselung, Schlüsselaustausch, digitale Signaturen) effizient zu brechen. Damit wäre die sichere Speicherung („data at rest“) mittels asymmetrischer Verschlüsselung nicht mehr gegeben. Auch die sichere Kommunikation solcher Daten („data in transit“), die mittels Schlüsselaustauschverfahren die Vertraulichkeit und digitalen Signaturverfahren die Authentizität der Daten bzw. die Identitäten der kommunizierenden Parteien sicherstellen, wären von dieser Gefahr betroffen.

Um diesem Bedrohungsszenario vorzubeugen und die Grundlage für einen raschen Umstieg auf quanten-resistente Kryptographie zu ermöglichen, analysiert das Projekt ROUTE den Stand der Technik kryptographischer Verfahren für klassische Computer, die auf quanten-resistenten mathematischen Problemen basieren - so genannter Post-Quanten-Kryptographie - und deren Sicherheit auch durch leistungsfähige Quantencomputer nicht bedroht wird. Als Ziel des Projekts werden Empfehlung zum Einsatz ausgewählter post-quanten-sicheren Verfahren erarbeitet. In ROUTE werden die Empfehlung basierend auf den Sicherheitsgarantien und abgestimmt auf die Anwendungen „data at rest“ und „data in transit“ getroffen. Dazu werden die Verfahren (1) anhand der Konfidenz in die darunter liegenden Annahmen und der Konstruktionsstrategie analysiert, (2) die Effizienz der Verfahren empirisch erhoben und (3) die verfügbaren Implementierungen hinsichtlich ihrer Qualität und Sicherheit untersucht.

Das Projekt wird innerhalb des Sicherheitsforschungs-Förderprogramm KIRAS durch das Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus(BMLRT) gefördert.

Facts:

• Projektbeginn: Oktober 2020
• Projektdauer: 12 Monate
• Budget: ca 100.000 EUR
• Förderung: durch KIRAS gefördert