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Quantencomputer kommen. Die Vorbereitung beginnt heute.
Was verändern Quantencomputer für die IT-Sicherheit? Welche Daten sind betroffen? Und wie können sich Unternehmen vorbereiten?
Hier erklären wir die wichtigsten Begriffe und Zusammenhänge – mit Blick auf langlebige Industrieanlagen und sichere Kommunikation.
01 / Grundlagen
Was sind Quantencomputer?
Quantencomputer nutzen Eigenschaften der Quantenphysik, um Informationen zu verarbeiten. Ihre Recheneinheiten heißen Qubits.
Mit geeigneten Algorithmen könnten sie bestimmte mathematische Probleme deutlich schneller lösen als klassische Computer. Sie sind aber keine universellen „Supercomputer“, die jede Aufgabe schneller erledigen.
Für die IT-Sicherheit ist entscheidend: Zu diesen Problemen gehören solche, auf denen heute verbreitete kryptografische Verfahren beruhen.
02 / Kryptografie
Warum betrifft das unsere Kryptografie?
Kryptografie schützt mehr als die Vertraulichkeit von Daten. Sie hilft auch dabei, Kommunikationspartner zu identifizieren und Manipulationen zu erkennen.
Viele Systeme nutzen dafür asymmetrische Verfahren wie RSA oder Verfahren auf Basis elliptischer Kurven. Ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer könnte deren mathematische Sicherheitsgrundlage brechen.
Das betrifft insbesondere den Schlüsselaustausch und digitale Signaturen – und damit wichtige Bausteine sicherer Verbindungen, Zertifikate und Software-Updates.
Nicht jede Verschlüsselung ist gleichermaßen betroffen.
Symmetrische Verfahren wie AES müssen anders bewertet werden als RSA oder elliptische Kurven. Deshalb beginnt die Vorbereitung mit der Frage: Welche Kryptografie wird wo eingesetzt?
03 / Das Risiko heute
Was bedeutet „Harvest now, decrypt later“?
Heute sammeln. Später entschlüsseln.
Angreifer können verschlüsselte Kommunikation bereits heute aufzeichnen und speichern. Sobald geeignete technische Möglichkeiten verfügbar sind, könnten sie versuchen, diese Daten nachträglich zu entschlüsseln.
Relevant ist das vor allem für Informationen, die lange vertraulich bleiben müssen – beispielsweise Geschäftsgeheimnisse, Entwicklungsdaten oder sensible Infrastrukturinformationen.
Eine spätere Umstellung schützt bereits abgefangene Daten nicht rückwirkend. Deshalb zählt auch, wie wir Informationen heute übertragen.
04 / Vorbereitung
Warum sollten Unternehmen jetzt anfangen?
Niemand kann zuverlässig vorhersagen, wann Quantencomputer heute verbreitete kryptografische Verfahren praktisch brechen können. Unternehmen können aber schon jetzt untersuchen, wie lange ihre Daten geschützt bleiben müssen und wie aufwendig eine Umstellung wäre.
Gerade bei Industrieanlagen kommen drei Fragen zusammen:
Wie lange bleibt die Anlage im Einsatz?
Eine Anlage, die heute angeschafft wird, kann noch viele Jahre betrieben werden. Ihre Sicherheitsarchitektur muss sich während dieser Zeit weiterentwickeln können.
Wie lange bleiben die Daten sensibel?
Manche Informationen verlieren schnell ihren Wert. Andere müssen über Jahre oder Jahrzehnte vertraulich bleiben.
Wie lange dauert die Umstellung?
Bestandsaufnahme, Lieferantenabstimmung, Integration und Tests brauchen Zeit. Je mehr Systeme und Abhängigkeiten betroffen sind, desto früher sollte die Planung beginnen.
Der erste Schritt ist eine Übersicht über die betroffenen Systeme, Daten und Verbindungen.
Daraus lässt sich ableiten, wo die Umstellung Priorität hat.
05 / PQC
Was ist Post-Quanten-Kryptografie?
Post-Quanten-Kryptografie – kurz PQC – bezeichnet kryptografische Verfahren, die nach heutigem Forschungsstand auch Angriffen mit Quantencomputern standhalten sollen.
Sie laufen auf klassischer Hardware. Unternehmen benötigen also keinen Quantencomputer, um PQC einzusetzen.
Seit August 2024 gibt es erste veröffentlichte NIST-Standards:
| Verfahren | Aufgabe |
|---|---|
| ML-KEM | Gemeinsame geheime Schlüssel etablieren, die anschließend für verschlüsselte Kommunikation verwendet werden können |
| ML-DSA | Digitale Signaturen erstellen und prüfen |
| SLH-DSA | Ein weiteres Verfahren für digitale Signaturen, das auf Hashfunktionen basiert |
PQC ist damit bereits eine Grundlage für konkrete Migrationsprojekte. Welche Verfahren und Konfigurationen passen, hängt von den jeweiligen Systemen und Anforderungen ab.
06 / Hybride Verfahren
Was bedeutet ein hybrider Ansatz?
Ein hybrider Ansatz kombiniert klassische Kryptografie mit Post-Quanten-Kryptografie.
Bei einem hybriden Schlüsselaustausch werden beispielsweise Beiträge aus beiden Verfahren zu einem gemeinsamen Schlüssel zusammengeführt. Bei geeigneter Konstruktion bleibt der Schutz erhalten, solange mindestens eines der beiden Verfahren sicher ist.
Das BSI empfiehlt, Post-Quanten-Verfahren möglichst mit klassischen Verfahren zu kombinieren. Die sichere Umsetzung im jeweiligen Protokoll ist dabei entscheidend.
Quelle: BSI: Quantentechnologien und quantensichere Kryptografie
07 / Industrie & OT
Was heißt das für bestehende Industrieanlagen?
In Industrieumgebungen muss eine neue Sicherheitsfunktion zum laufenden Betrieb passen. Verfügbarkeit, begrenzte Ressourcen, bestehende Protokolle und Wartungsfenster beeinflussen die Integration.
Deshalb betrachten wir bei QMS den konkreten Kommunikationsweg:
- Welche Systeme und Gegenstellen sind beteiligt?
- Welche Informationen werden übertragen?
- Wie lange müssen diese geschützt bleiben?
- Welche Anforderungen gelten für Latenz, Durchsatz und Verfügbarkeit?
- Wo lässt sich zusätzliche kryptografische Absicherung integrieren?
Unser Security Gateway bringt PQC in ausgewählte Kommunikationswege. Die Konfiguration stimmen wir auf die jeweilige Umgebung und ihre Betriebsbedingungen ab.
Gemeinsam starten
Wo fangt ihr am besten an?
Beginnt mit euren wichtigsten Daten und Verbindungen. Klärt, welche kryptografischen Verfahren sie schützen, wie lange dieser Schutz gebraucht wird und welche Möglichkeiten zur Anpassung bestehen.
Anschließend könnt ihr einen abgegrenzten Einsatzfall auswählen und die Integration unter realen Bedingungen prüfen. Eine Bestandsaufnahme und die Priorisierung betroffener Systeme sind zentrale Bestandteile der PQC-Migration.
Quelle: NIST NCCoE: Migration to Post-Quantum Cryptography
Ihr möchtet wissen, was das für eure Umgebung bedeutet?
Lasst uns eure Infrastruktur und einen passenden Einstieg besprechen.