Quantenbedrohungen sind real – ist Ihre Sicherheit darauf vorbereitet?
Stellen Sie sich eine Welt vor, in der unsere sensibelsten Daten – wie Bankkonten, Krankenakten und sogar Regierungsgeheimnisse – von einer unglaublich mächtigen Maschine in wenigen Sekunden entschlüsselt werden könnten. Es wäre wie in einem Film, in dem der Kriminelle den Generalschlüssel zu allen digitalen Schlössern der Welt erhält. Dies ist keine Science-Fiction oder ein Spionagethriller, sondern die drohende Realität des Quantencomputings.
Warum Quantencomputing die heutige Verschlüsselung bedroht
Die Verschlüsselung ist der Eckpfeiler der digitalen Sicherheit und basiert auf mathematischen Aufgaben, die für klassische Computer nur extrem schwer zu lösen sind. Seit Jahrzehnten verlassen wir uns auf Public-Key-Kryptographiemethoden wie Rivest-Shamir-Adleman (RSA) und Elliptic Curve-Cryptography (ECC) und vertrauen darauf, dass die mathematische Komplexität unsere Daten schützen würde. Aber Quantencomputer mit ihrer Fähigkeit, Berechnungen in unvorstellbarer Geschwindigkeit durchzuführen, werden dieses Vertrauen erschüttern.
Quantencomputer machen sich die Quantenmechanik zunutze, um schnell und gleichzeitig Probleme zu lösen, die für klassische Maschinen nahezu unmöglich sind. Algorithmen wie der Shor-Algorithmus werden Quantencomputer bald in die Lage versetzen, die derzeitigen Verschlüsselungsmethoden in Sekundenschnelle zu überwinden. Zum Vergleich: Klassische Computer brauchen dafür viele Millionen oder sogar Milliarden von Jahren.
Quantencomputer sind nicht mehr nur Theorie. Zurzeit arbeiten mehrere Unternehmen an Rechnern, die eines Tages die kryptografischen Mechanismen knacken können, auf die wir uns traditionell zur Sicherung der modernen Kommunikation verlassen. Jüngste Durchbrüche wie der Willow-Quantenchip von Google Majorana von Microsoft und der Ocelot-Chip von Amazon unterstreichen das Tempo, mit dem sich diese Technologie entwickelt.
Experten sagen voraus, dass praktische Quantencomputer in 10 bis 15 Jahren einsatzbereit sein werden. Aber unerwartete Fortschritte bei der Quantenfehlerkorrektur (Quantum Error Correction – QEC) könnten diesen Zeitplan möglicherweise beschleunigen.
Die unmittelbare Bedrohung: „Harvest now, decrypt later±
Die unmittelbarste Gefahr, die von Quantencomputern ausgeht, ist nicht theoretisch oder in weiter Ferne – sie ist bereits Realität. Angreifer wenden aktiv die Strategie „Harvest now, decrypt later“ an. Sobald die Quantentechnologie ausgereift ist, werden sie diese archivierten Informationen entschlüsseln und jedes sensible Datenelement, das jetzt erfasst wird, in eine tickende Zeitbombe verwandeln.
Wie Post-Quanten-Kryptographie Quantenangriffe abwehrt
Post-Quanten-Kryptographie (PQC) ist die stärkste Gegenmaßnahme gegen Quantenbedrohungen. Diese Suite von Verschlüsselungsalgorithmen wurde speziell entwickelt, um Angriffen von klassischen und Quantencomputern standzuhalten. Anstelle von ganzzahligen Faktorisierungs- oder diskreten Logarithmus-Problemen stützt sich PQC auf mathematisch komplexe Probleme, die Quantencomputer nicht einfach lösen können.
Die Einführung von PQC wird bereits vorangetrieben. Im Jahr 2024 hat das National Institute of Standards and Technology (NIST) Standards festgelegt, um diesen Wandel zu steuern. Diese reichen von der allgemeinen Verschlüsselung bis zur Sicherung digitaler Signaturen. Ein herausragendes Feature ist FIPS 203, das auf dem Module-Lattice-Based Key-Encapsulation Mechanism (ML-KEM) basiert und Sitzungsschlüssel in TLS-Verbindungen zum Schutz von Daten festlegt. Unterdessen treten neue Signaturschemata für RSA und den Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) an, um Identitätsdiebstahl und Manipulation zu blockieren, obwohl sie mit Kompromissen wie größeren Größen und Performance-Problemen verbunden sind, die eine schrittweise Einführung erfordern.
Wir müssen so schnell wie möglich auf Post-Quanten-Algorithmen umstellen. Alles Wichtige, von den Stromnetzen über die Gesundheitssysteme bis hin zu Finanznetzwerken, hängt von sicheren Daten ab. Es ist wichtig, jetzt zu beginnen, denn die Umstellung auf quantensichere Verschlüsselung ist ein gewaltiger Aufwand und die Aktualisierung wird einige Zeit in Anspruch nehmen.
Eine quantensichere Zukunft schaffen
Bei der Quantensicherheit geht es nicht nur darum, veraltete Algorithmen zu ersetzen, sondern um eine strategische Neuausrichtung hin zu kryptografischer Agilität. Um diese Transformation erfolgreich zu bewältigen, müssen Sie zunächst Ihre aktuelle Sicherheitslandschaft verstehen, sensible Daten strategisch schützen und eine Kultur fördern, die auf kontinuierliche Weiterentwicklung vorbereitet ist. Hier sind vier grundlegende Schritte, mit denen Sie Ihre Umstellung beginnen können:
Schritt 1: Inventarisieren Sie Ihre Verschlüsselungslandschaft
Beurteilen Sie, wie und wo Ihr Unternehmen derzeit Verschlüsselung mit öffentlichen Schlüsseln und digitale Signaturen für alle Server, Netzwerke, Software und Anwendungen verwendet. Dies bietet Einblick in potenzielle Anfälligkeit gegenüber Angriffen mit Quantencomputern.
Schritt 2: Daten während der Übertragung sichern
Schützen Sie die über Netzwerke übertragenen Daten, indem Sie quantenresistente Sitzungsschlüssel implementieren. Gehen Sie Bedrohungen wie „Harvest now, decrypt later“-Angriffe an, indem Sie die sich entwickelnden Standards von Organisationen wie NIST und der IETF befolgen. Testen Sie diese Implementierungen gründlich, um mögliche Auswirkungen auf die Performance oder Kompatibilitätsprobleme zu identifizieren.
Schritt 3: Data-at-Rest sichern
Erstellen Sie eine proaktive Strategie zum Schutz gespeicherter Daten. Priorisieren Sie sensible Informationen, die langfristigen Wert behalten – wie geistiges Eigentum, persönlich identifizierbare Informationen (PII), Gesundheitsdaten, Passwörter und strategische Geschäftsdaten – damit die Vertraulichkeit im Quantenzeitalter gewährleistet ist.
Schritt 4: Bereiten Sie sich auf den Kulturwandel vor
Integrieren Sie kryptografische Agilität in Ihre Unternehmenskultur. Stellen Sie sicher, dass sich Systeme, Anbieter und Partner schnell an neue quantenresistente Standards anpassen können. Regelmäßige Schulungen, klare Kommunikation und dedizierte funktionsübergreifende Teams sind für die effektive Bewältigung dieses Übergangs unerlässlich.
Leitung der Umstellung auf PQC
Ich habe schon immer bewundert, wie Cloudflare bei großen technologischen Veränderungen an vorderster Front steht. In Anbetracht der Tatsache, dass Sicherheit und Datenschutz bei unserer Mission, ein besseres Internet zu schaffen, von zentraler Bedeutung sind, ist diese proaktive Haltung absolut sinnvoll. Von der Einführung von Universal SSL bis hin zu einer großflächigen Einführung von TLS 1.3 – Cloudflare versteht die Bedeutung und die Herausforderungen dieser technologischen Transformationen. Wir sind uns bewusst, dass der Übergang zu einer quantenresistenten Kryptographie zu den bislang wirkungsvollsten gehören könnte.
Wir wissen, dass dieser Wandel für die meisten Unternehmen schwierig, komplex und umfangreich sein wird. Unsere Strategie konzentriert sich daher auf eine nahtlose Integration und schnelle Einführung von PQC in unserem globalen Netzwerk, damit unsere Kunden sofort von unseren Fortschritten profitieren können.
Websites, die durch die Web Application Firewall (WAF) von Cloudflare geschützt werden, nutzen bereits quantenresistente Sicherheit, um den Traffic in Verbindung mit Browsern wie Chrome, Edge und Firefox zu schützen. Heute profitieren etwa 35 % des HTTPS-Traffics, der unser Netzwerk erreicht, von diesen quantenresistenten Schutzmaßnahmen. Wir haben den gleichen PQC-Schutz auch auf Cloudflare Tunnel ausgeweitet, um sichere Verbindungen zu Unternehmensanwendungen und Ursprungswebservern hinter Cloudflare zu gewährleisten. Durch die Kombination dieses Post-Quanten-Cloudflare Tunnel mit dem Einsatz von quantensicheren Browsern können Unternehmen eine robuste, quantenresistente Sicherheit während des gesamten Datenpfads – vom Nutzerendpunkt bis zur Anwendung – aufrechterhalten.
In Anbetracht der Komplexität und der potenziellen Kosten der Integration von PQC in bestehende Systeme minimiert unser Ansatz die Notwendigkeit für sofortige, kostspielige systemweite Upgrades. Stattdessen können Unternehmen das Netzwerk von Cloudflare nutzen, um sofortigen quantensicheren Schutz zu erhalten, während sie gleichzeitig strategisch planen und die Migration zu umfassender quantenresistenter Sicherheit durchführen.
Angesichts der Weiterentwicklung der Quantentechnologie setzen wir bei Cloudflare weiterhin auf kontinuierliche Innovation, Zusammenarbeit und globale Standardisierung. Unser Ziel ist klar: Ihre Daten müssen vor aktuellen und zukünftigen Quantenbedrohungen sicher bleiben.
Jetzt muss gehandelt werden
Quantencomputer sind keine ferne Möglichkeit, sondern ein unmittelbares Sicherheitsrisiko. Auch wenn der Zeitpunkt der Einführung von Quantencomputern noch ungewiss ist, wird sich das ändern. Da das NIST die Abschaffung von RSA und ECDSA bis 2030 geplant hat, müssen Unternehmen heute mit der Umstellung beginnen.
Bei der Einführung einer proaktiven, agilen quantenresistenten Strategie geht es nicht nur um die Compliance, sondern darum, Ihre Zukunft zu sichern. Mit Cloudflare können Kunden Daten schützen und ihr Unternehmen der Quantenkurve voraus sein.
Wenn es um Quantensicherheit geht, ist es jetzt an der Zeit, sich vorzubereiten. Unternehmen, die die Dringlichkeit erkennen und heute entschlossen handeln, werden ihre Daten morgen sichern.
Dieser Beitrag ist Teil einer Serie zu den neuesten Trends und Themen, die für Entscheidungsträger aus der Tech-Branche heute von Bedeutung sind.
Vertiefung des Themas:
Erfahren Sie im Forrester Consulting-Bericht „The Total Economic Impact™ of Cloudflare's Connectivity Cloud“, wie Sie aufkommenden Cybersicherheitsrisiken effizient begegnen können – und dabei eine Investitionsrendite von bis zu 238 % erreichen.
Autor
John Engates — @jengates
Field CTO, Cloudflare
Wichtigste Eckpunkte
Folgende Informationen werden in diesem Artikel vermittelt:
Warum Quantencomputing aktuelle Verschlüsselung bedroht
Wie Sie sensible Daten vor quanten-gestützten Angriffen schützen können
wie man kryptografische Agilität mit Post-Quanten-Verschlüsselung umsetzen kann