Kritische Infrastrukturen sind für die Zivilgesellschaft wichtig, und ihr Schutz ist in einer modernen Gesellschaft von zentraler Bedeutung. Eine Störung der Infrastruktur in ganz Europa, z.B. bei einem Stromausfall, eine Störung des Verkehrs oder des Verkehrs, könnte erhebliche negative Auswirkungen auf die Sicherheit der EU, ihrer Mitgliedstaaten und das Wohlbefinden ihrer Bürger haben.
Energie und Verkehr sind die kritischsten Infrastrukturen und benötigen einen besonderen Schutz - über das hinaus, was angesichts der finanziellen Auswirkungen von Cyberthreats als kostengünstig angesehen wird - und sind daher vielversprechende Kandidaten für quantentechnologische Lösungen.

Zur Sicherung der Kommunikation wird derzeit eine Kombination aus symmetrischen Verfahren zur Verschlüsselung von (übertragenen) Daten sowie asymmetrischen (öffentliche/private Schlüssel) Verfahren für den Schlüsselaustausch und digitalen Signaturen eingesetzt. Das Aufkommen des Quantencomputings verändert das Paradigma der Kryptographie, und es ist inzwischen klar, dass wir zu quantensicheren kryptographischen Strukturen übergehen müssen. Dies betrifft vor allem die bestehende Public-Key-Infrastruktur. Die Dringlichkeit und die Auswirkungen der bevorstehenden Bedrohungen betreffen den Sicherheitsdreiklang (Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit) auf verschiedenen Zeitskalen. Angesichts der langen Vorlaufzeit bei der Umsetzung eines Wechsels von kryptographischen Systemen ist es jedoch besonders wichtig, dass europäische kritische Infrastrukturen vorzeitig vorbereitet werden, da ein kryptographischer Fehler schwerwiegende weitreichende Auswirkungen haben könnte, die nicht nur am finanziellen Verlust gemessen werden können.

Die quantensichere Kryptographie hat zwei Hauptansätze zur Lösung der Quantenbedrohung: Die Post-Quantenkryptographie (auch als quantenresistente Kryptographie bezeichnet, QRA) untersucht neue asymmetrische Kryptosysteme, von denen angenommen wird, dass sie nicht von aufkommenden Quantencomputern beeinflusst werden, während die Quantenschlüsselverteilung (QKD) grundlegende Quanteneffekte nutzt, um geheime Schlüssel bereitzustellen, deren Sicherheit nicht durch zukünftige algorithmische Verbesserungen oder erhöhte Rechenleistung für Gegner gefährdet ist. QRAs laufen auf herkömmlichen Informationstechnologien ohne neue Infrastrukturen, sind aber zwangsläufig auch langfristig immun gegen Angriffe durch Quantencomputer und neue Algorithmen. Andererseits bietet QKD viele Vorteile, während es zusätzliche Geräte und Technologien an den Endpunkten von Quantenkanälen (Glasfaser oder Sichtlinienfreiraum) erfordert. Kurz gesagt, QRA und QKD subsumieren sich nicht gegenseitig, und es wird angenommen, dass die zukünftige kryptographische Infrastruktur höchstwahrscheinlich eine Kombination aus beiden Technologien nutzen wird.

QKD4ECI konzentriert sich auf die Frage, in welcher Situation QKD die bevorzugte Lösung sein kann. Genauer gesagt, zielt QKD4ECI darauf ab zu ermitteln, wie weltraumgestützte optische Kommunikationstechnologien, insbesondere QKD, zum Schutz kritischer europäischer Infrastrukturen konzipiert, eingesetzt und genutzt werden können.

Forschungsauftrag

Im Rahmen eines Programms von und finanziert durch die European Space Agency (ESA).

Konsortium

• OHB System AG
• Universität der Bundeswehr München
• IABG
• Max Planck Institute for the Science of Light
• evolutionQ