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01/14/2021 14:25

Angriffe mit Quantencomputern: Neues Verfahren soll hydraulische Anlagen in kritischer Infrastruktur absichern

TU Kaiserslautern Universitätskommunikation
Technische Universität Kaiserslautern

    Quantencomputer werden es künftig ermöglichen, riesige Datenmengen in Sekundenbruchteilen zu analysieren, etwa bei Simulationen in der Forschung. Die Technik birgt aber auch Risiken: Mit ihr ließen sich gängige Verschlüsselungsverfahren in kurzer Zeit knacken. So könnten Hacker an vertrauliche Daten gelangen und Infrastrukturen, wie z.B. die Energie- oder Wasserversorgung, sabotieren. Daher arbeitet ein Forscherteam der Technischen Universitäten Kaiserslautern und München mit dem Projektkoordinator, Pumpenhersteller KSB aus Frankenthal, an Verfahren, die Pumpen vor Angriffen durch Quantencomputer schützen sollen. Das Bundesforschungsministerium fördert das Vorhaben mit 2,2 Mio. Euro.

    „Die Zukunft heißt Quantencomputer“ verkündete der Deutsche Bundestag vor zwei Jahren in einer Pressemitteilung. Dass an dieser Aussage etwas dran ist, zeigt beispielsweise eine Liste der Unternehmen, die mittlerweile an Quantencomputern arbeiten. Dazu zählen fast alle namhaften IT-Firmen wie Google, IBM, Microsoft und Intel. Diese investieren enorme Beträge in die Entwicklung dieser Rechnertechnologie. „Erste Quantencomputer existieren bereits, allerdings ist deren Rechenleistung noch sehr eingeschränkt“, sagt Professor Dr. Norbert Wehn vom Lehrstuhl „Entwurf mikroelektronischer Systeme“ an der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK). „Es ist jedoch zu erwarten, dass es auf diesem Gebiet in den nächsten Dekaden gewaltige Fortschritte geben wird, ähnlich zu der rasanten Entwicklung in der traditionellen Computertechnologie.“

    Quantencomputer sind in der Lage, parallel zu rechnen und so zum Beispiel riesige Datenmengen in kürzester Zeit zu analysieren. Dadurch eröffnen sich für sie viele neue Anwendungsfelder, etwa bei Simulationen in der Physik, Chemie und Medizin, aber auch Bereiche wie Machine Learning und Materialwissenschaften können von der neuen Technik profitieren.

    Auf der anderen Seite können Quantencomputer einen Großteil der heute verwendeten Verschlüsselungsverfahren „knacken“, die beim Austausch von sicherheitsrelevanten Daten zum Einsatz kommen. „So könnten Bank-Geheimnisse entschlüsselt werden“, nennt der Professor als Beispiel. Aber auch die Infrastruktur von Geräten, die über das Internet der Dinge (IoT) vernetzt sind, stellt ein potentielles Ziele dar.

    Der Bau von Quantencomputern schreitet stetig voran. Es ist daher damit zu rechnen, dass zum Ende dieses Jahrzehnts Quantencomputer erfolgreiche Attacken auf heutige Verschlüsselungsverfahren ausführen können. Um auf solche Szenarien vorbereitet zu sein, beschäftigt sich ein Konsortium um Professor Wehn, seinem Forscherkollegen Professor Dr. Georg Sigl vom Lehrstuhl „Sicherheit in der Informationstechnik“ an der TU München sowie dem Pumpenhersteller KSB aus Frankenthal in einem neuen Forschungsprojekt mit dieser Thematik. Ziel ist es, hydraulische Anlagen, die über IoT vernetzt sind, derart abzusichern, dass diese kritische Infrastruktur vor zukünftigen Angriffen mit Quantencomputern geschützt ist. Dazu werden neue Algorithmen aus dem Bereich der Post-Quanten Kryptographie untersucht, die selbst auf Quantencomputern schwer zu brechen sind.

    Die hydraulischen Anlagen von KSB finden in vielen Bereichen Anwendung und befinden sich oft in kritischen Infrastrukturen. Einige dieser Anwendungen sind z.B. Trinkwasserversorgungen, die Förderung von Kühlwasser in Kernkraftwerken oder Anwendungen im Bereich der Chemie und Petrochemie.

    Das Projekt „SIKRIN-KRYPTOV“ wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 2,2 Millionen Euro gefördert. Koordiniert wird es von KSB. Es ist eines von sieben vom BMBF geförderten Projekte im Rahmen der Richtlinie zur Förderung von Forschungsvorhaben zum Thema „Post-Quanten-Kryptografie“, das zum Forschungsrahmenprogramm der Bundesregierung zur IT-Sicherheit „Selbstbestimmt und sicher in die digitale Welt“ gehört.

    Mehr zum Projekt:
    www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/projekte/sikrin-kryptov

    Fragen beantwortet:
    Prof. Dr.-Ing. Norbert Wehn
    Lehrstuhl Entwurf Mikroelektronischer Systeme
    E-Mail: wehn[at]eit.uni-kl.de
    Tel.: 0631 205-4436


    Criteria of this press release:
    Journalists
    Information technology
    transregional, national
    Cooperation agreements, Research projects
    German


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