Quantum-fähige Netzwerke: Aufbau einer Infrastruktur für das Post-Quantum-Zeitalter

Der Aufbau einer Infrastruktur für das Post-Quanten-Zeitalter mag herausfordernd und überwältigend klingen. Sicherlich erfordert dieser Prozess einiges an Wissen, um die Umstellung zu bewältigen. Aus diesem Grund haben wir uns entschlossen, einen hilfreichen Plan für alle notwendigen Schritte zu veröffentlichen.

Laut NIST (National Institute of Standards and Technology) wird die Frist für die Umstellung auf PQC (Post-Quanten-Kryptografie) etwa im Jahr 2030 liegen. Deshalb ist jetzt der ideale Zeitpunkt, um mit der Planung und den Überlegungen zu diesem Übergang zu beginnen.

Nehmen wir zum Beispiel die Blockchain, die vollständig auf asymmetrischer Kryptografie basiert. Derzeit sind digitale Signaturen sicher, aber das wird nur so lange der Fall sein, bis der Quantencomputer kommt. Deshalb wird es ohne quantensichere Algorithmen kein Vertrauen mehr in die Blockchain geben.  

PQC-Migration: Ein strukturierter Schritt-für-Schritt-Plan

Der Übergang zu quantensicheren Algorithmen wird sich direkt auf die Sicherheitsstandards auswirken und diese deutlich anheben. Der gesamte Prozess mag überwältigend klingen, lässt sich jedoch in einige überschaubare Schritte unterteilen. Kommen wir also zum eigentlichen Prozess, der aus nur vier Hauptschritten besteht.

Schritt 1: PKI-Ressourcen überwachen und dokumentieren

Der grundlegendste Schritt besteht darin, alle erforderlichen PKI-Komponenten zu überprüfen. Wenn Sie einen vollständigen Überblick über alle Prozesse haben, können Sie fundiertere Entscheidungen hinsichtlich Aktualisierungen und anderer Aufgaben treffen.

Außerdem sollte IoT-Geräten, der Root-CA und in verschiedenen Umgebungen verwendeten Anwendungen besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Dies kann dazu beitragen, weitere Schwachstellen im System zu identifizieren. Hier sind die wichtigsten Schritte, die durchgeführt werden sollten:

• Wenn Sie über ein komplexes System verfügen, ist der Einsatz automatisierter PKI-Tools äußerst wichtig.
• Klassifizieren Sie Zertifikate anhand der verwendeten Algorithmen, der Ablaufdaten und des Risikograds.
• Um weitere Schwachstellen aufzudecken, empfiehlt es sich, PKI-Abhängigkeiten zu dokumentieren.   

Schritt 2: Bewertung und Priorisierung von Asset-Risiken

Jedes Unternehmen hat je nach den sensibelsten Daten unterschiedliche Sicherheitsprioritäten. Hier müssen Sie das Quantenrisiko pro Asset klar verstehen. Das bedeutet, dass der gesamte Ansatz auf die Sicherung der wichtigsten Assets ausgerichtet ist, während andere Daten mit den gängigsten Standardansätzen geschützt werden können.

Zu den Informationen, die einen sofortigen quantensicheren Schutz erfordern, zählen Identifikationsdaten, Finanzinformationen und andere sensible Daten. Andere Daten mit geringerem Risiko können durch herkömmliche PKI geschützt werden.

Hier ist eine Liste der sensiblen Datensysteme mit hoher Priorität:

• Cloud-basierte Authentifizierung.
• Identitätsmanagementsysteme.
• Behördeninteraktionen.
• Finanzsysteme.

Zu den Systemen mittlerer Priorität können folgende gehören:

• Verschlüsselte E-Mails.
• Unternehmens-VPNs.
• Sichere Interaktion.
• Authentifizierungszertifikate.

Zu den Informationen mit niedriger Priorität zählen Anwendungen mit begrenztem Verschlüsselungsbedarf. Je nach den individuellen Risiken und Anforderungen können diese Systeme unterschiedlich priorisiert werden.

Schritt 3: Implementierung einer hybriden PKI für einen sicheren Übergang

Sobald Sie die Bewertung der aktuellen PKI abgeschlossen und die erforderlichen Prioritäten für den Schutz festgelegt haben, ist der nächste Schritt die Einführung einer postquantenhybriden PKI.

Grundlagen einer PQC-fähigen hybriden PKI 

Eine hybride PKI bedeutet, dass sowohl PQC als auch traditionelle Kryptografie kombiniert werden, um einen umfassenden Schutz für Geräte und Systeme zu gewährleisten, die nicht gleichzeitig aktualisiert werden können.

Die beste Lösung besteht in der Unterstützung von RSA/ECC zusammen mit PQC-Algorithmen. Dieser Ansatz eignet sich am besten für einen abgestuften Schutz, wenn Sie hohe und niedrige Prioritäten haben.

Bewährte Verfahren für die Bereitstellung einer hybriden PKI

• Bereitstellung hybrider Zertifikate, die sowohl für PQC als auch für RSA/ECC geeignet sind.
• Wählen Sie Zertifizierungsstellen, die quantensichere Varianten anbieten.
• Prüfen Sie quantenresistentes TLS.

Schritt 4: Definieren und Erreichen inkrementeller Migrationsziele

Die Umstellung kann ein langwieriger Prozess sein und lässt sich nicht von heute auf morgen bewerkstelligen. Selbst die Planung einer hybriden PKI erfordert zwar etwas Zeit und Aufwand, lohnt sich aber auf jeden Fall.

Wir haben nur noch ein paar Jahre bis zur Frist im Jahr 2030 für den Schutz der Vermögenswerte mit höchster Priorität. Hier ist ein einfacher Fahrplan für alle Unternehmen, die jetzt beginnen und wissen möchten, wohin die Reise langfristig führt:

• 2025–2027: In diesem Zeitraum ist es entscheidend, mit dem Testen der hybriden PKI und der Aufrüstung der Vermögenswerte mit dem höchsten Risiko zu beginnen.
• 2028–2030: Ersetzen Sie alle kritischen, standardabhängigen Algorithmen durch quantensichere Alternativen. Planen Sie außerdem Audits für regelmäßige Überprüfungen ein.
• 2031–2035: Die letzte Phase der Migration, in der der weitere Kurs für die nächsten Verbesserungen festgelegt werden muss.