Seminar Post-Quantum Cryptography – Grundlagen, Standards und Bedrohungsmodell

Leistungsfähige Quantencomputer bedrohen vor allem heute eingesetzte asymmetrische Verfahren für Schlüsselvereinbarung und digitale Signaturen. Lange schützenswerte Daten können bereits heute abgegriffen und später entschlüsselt werden. Das Seminar erklärt die Bedrohung ohne unnötigen mathematischen Ballast und schafft eine gemeinsame Grundlage für technische und organisatorische Entscheidungen.

Zielsetzung

Die Teilnehmenden unterscheiden betroffene und weiterhin geeignete Kryptografie, beurteilen standardisierte PQC-Verfahren und leiten einen realistischen Einstieg in Kryptoinventar, Priorisierung und Migration ab.

Quantenbedrohung und Zeithorizont

• Qubits, Fehlerkorrektur und kryptografisch relevante Quantencomputer begrifflich einordnen
• Auswirkungen von Shor- und Grover-Algorithmus auf RSA, Diffie-Hellman, elliptische Kurven, Hashfunktionen und symmetrische Verfahren unterscheiden
• Harvest-now-decrypt-later für Daten mit langer Vertraulichkeitsdauer bewerten
• Authentizitäts-, Signatur- und Vertrauensrisiken neben Vertraulichkeitsrisiken berücksichtigen
• Krypto-Lebensdauer, Migrationsdauer und Schutzdauer zu einem Handlungszeitpunkt verbinden

Standardisierte PQC-Verfahren

• Schlüsselvereinbarung und Verschlüsselung fachlich von digitalen Signaturen trennen
• ML-KEM mit den Parameterstufen 512, 768 und 1024 einordnen
• ML-DSA als primäres gitterbasiertes Signaturverfahren verstehen
• SLH-DSA als zustandsloses hashbasiertes Signaturverfahren mit anderen Größen- und Leistungsprofilen bewerten
• FN-DSA als noch nicht fertiggestellten Signaturstandard und HQC als ausgewählten, aber noch nicht standardisierten zusätzlichen KEM abgrenzen
• Weitere Signaturkandidaten aus dem laufenden Auswahlverfahren nicht mit freigegebenen Produktionsstandards verwechseln
• Implementierungsqualität, Zufallszahlen, Seitenkanäle und Schlüsselverwaltung als Teil der Sicherheit verstehen

Hybride und schrittweise Migration

• Klassische, hybride und reine PQC-Verfahren vergleichen
• Vertrauensannahmen hybrider Schlüsselvereinbarung nachvollziehen
• Interoperabilität, Fallback, Downgrade und Rückwärtskompatibilität bewerten
• Größere Schlüssel, Ciphertexte, Signaturen und Zertifikate in Protokollen berücksichtigen
• Crypto Agility als dauerhafte Fähigkeit statt einmaliger Algorithmuswechsel einordnen

Vom Überblick zum Programm

• Technische und organisatorische Quellen für ein Kryptoinventar bestimmen
• Kritische Daten, Systeme, Vertrauensanker und Lieferanten identifizieren
• Pilotbereiche mit hohem Nutzen und beherrschbarem Risiko auswählen
• Migrationsroadmap, Governance und Messgrößen in Grundzügen aufbauen

Praxisübungen

• Verfahren typischen Schutzzielen und Anwendungsfällen zuordnen
• Ein Harvest-now-decrypt-later-Szenario bewerten
• Für eine Beispielorganisation erste Inventar- und Pilotprioritäten festlegen