Ist Quanten-Computing wirklich eine Bedrohung für die Sicherheit?

Menschen, die Menschen sind, haben sich die meisten von uns an die Vorstellung gewöhnt, dass die Methoden, die wir routinemäßig anwenden, um unsere Informationen zu schützen, zuverlässig und sicher sind. Aus diesem Grund weisen Sie Ihre Benutzer an, zu überprüfen, ob das kleine Vorhängeschloss in ihrem Browser-Suchfenster angezeigt wird, bevor sie ihren Kontostand überprüfen. Aus diesem Grund bemühen wir uns um die Implementierung von E-Mail-Verschlüsselung und sicheren Dateiübertragungssystemen.

In der Technologiebranche zeichnet sich jedoch immer ein Wandel ab, weshalb Sie sich an die Vorstellung gewöhnen müssen, dass das, was Sie heute für unverwundbar hielten, morgen leicht bedroht sein könnte. Eine dieser Änderungen ist das Quanten-Computing, und es ist ein Bereich, der sich schnell entwickelt. Anfang dieses Jahres gab Google beispielsweise bekannt, dass es den größten Quantencomputer-Chip aller Zeiten gebaut hat: einen 72-Qubit-Prozessor (ein Quantenbit-Prozessor).

Um dies in einen Zusammenhang zu stellen, ist es wichtig zu erklären, wie sich ein Qubit von dem unterscheidet, über das Sie im Informatikunterricht gelernt haben. Diese Bits sind grundlegende Informationseinheiten, die entweder durch eine 1 oder eine 0 dargestellt werden. Qubits, die durch die Symbole '0> und' 1> dargestellt werden, können auch Werte von 1 oder 0 umfassen, diese Werte können dann jedoch im Wesentlichen auf ein erweitert werden Unendlich viele Zustände zwischen 1 und 0. Was passiert, ist, dass sich die Wahrscheinlichkeit einiger Zustände ändert, wenn Sie sich zwischen 1 und 0 bewegen.

Wir werden nicht im Detail darauf eingehen, wie dies funktioniert (Sie können es hier tun), außer zu sagen, dass Sie durch mehr mögliche Werte zwischen 1 und 0 einige Arten von Berechnungen schneller durchführen können. In einigen Fällen ist es tausende Male schneller, als dies mit modernen Desktop-CPU-Architekturen wie dem Intel i9 möglich ist.

Aufgrund der Funktionsweise von Quantencomputern können sie für Aufgaben verwendet werden, die für diese traditionelleren CPU-Chipsätze schwierig sind. Dies würde Aufgaben wie mehrdimensionale Modellierung, Simulationen und, ja, Codebrechen einschließen. Es ist das Codebrechen und das Knacken von Verschlüsselung, das Sicherheitsexperten beunruhigt und auch einige Leute ausflippt, die mit Kryptowährungen zu tun haben, sowie diejenigen, die mit den vielen anderen Entwicklungen zu tun haben, die durch die Blockchain-Technologie möglich werden. Blockchains und Kryptowährungen sind einfach sehr große Zahlen, mit denen eine Einheit für jede Währung erstellt wird, die Sie in Betracht ziehen. Bitcoin hängt beispielsweise von der Kryptografie mit öffentlichen Schlüsseln ab. Die Kryptographie mit öffentlichen Schlüsseln gilt als eine der am anfälligsten für das Knacken durch einen Quantencomputer. Dies ist ein Teil dessen, was Leute mit großen Bitcoin-Investitionen ins Schwitzen bringt.

Für Sie bedeutet dies, dass einige Verschlüsselungstypen, von denen Sie abhängig sind, nicht mehr als sicher gelten. Wie genau dies für Sie zutreffen könnte, wird in diesem "Bericht zur Post-Quantum-Kryptographie", der vom National Institute of Standards and Technology (NIST) des US-Handelsministeriums veröffentlicht wurde, ausführlicher beschrieben. In diesem NIST-Dokument finden Sie, dass die Verschlüsselung mit öffentlichen Schlüsseln durch die Verwendung von Algorithmen auf einem Quantencomputer anfällig für das Knacken ist. Andere Verschlüsselungsmethoden, einschließlich Advanced Encryption Standard (AES), der symmetrische Schlüssel verwendet, und Secure Hash Algorithm (SHA-2 und SHA-3), bleiben mit einigen Änderungen jedoch sicher.

Tabelle 1 - Einfluss von Quantencomputern auf gängige kryptografische Algorithmen - Kredit: NIST

Die am weitesten verbreitete Version von AES, die 256-Bit-Schlüssel verwendet, ist tatsächlich relativ sicher gegen Quantencomputer-Angriffe. AES-256 wird häufig für alltägliche Aufgaben wie die Wi-Fi-Verschlüsselung verwendet. Eine andere häufig verwendete Version der Verschlüsselung, Secure Sockets Layer (SSL), verwendet jedoch die Verschlüsselung mit öffentlichen Schlüsseln.

Beruhigen Sie Ihre Ängste vor Quantum Computing

Im Moment brauchen Sie sich keine Sorgen zu machen, obwohl Sie als IT-Experte mit der Planung beginnen sollten. Trotz der rasanten Entwicklung des Quantencomputers scheinen die Forscher noch nicht den Punkt erreicht zu haben, an dem sie routinemäßig die routinemäßige Geschäftskommunikation entschlüsseln können. Das mag eines Tages kommen, aber Sie sind noch ziemlich sicher, solange Sie sich an die folgenden wichtigen Punkte erinnern:

Die SSL-Kommunikation ist immer noch sicher. und weil sie kurzlebig sind, müssen sich Ihre Benutzer keine Sorgen machen, dass eine gespeicherte Kopie ihrer Bankverbindung oder ihres Kreditkartenkaufs zu einem späteren Zeitpunkt abgerufen und geknackt wird. Dies kann sich jedoch in Zukunft ändern.

AES-256 wird für einige Zeit auch gegen Quantenangriffe sicher sein. Wenn Ihre Daten nicht wertvoll genug sind, damit ein Nationalstaat Millionen von Dollar ausgeben kann, um sie zu knacken, brauchen Sie sich keine Sorgen zu machen. Wenn Ihr Unternehmen jedoch mit nationalen Sicherheitsdaten umgeht, müssen Sie möglicherweise einen besseren Weg finden, und es ist eine gute Idee, die neuesten kryptografischen Trends zu verfolgen.

Alter ist wichtig. Wenn Sie Ihre Daten nicht jahrzehntelang mit fortschrittlichen Algorithmen vor zukünftigen Quantenangriffen schützen müssen, reicht eine Form der symmetrischen Verschlüsselung (einschließlich AES) aus.

Seien Sie auf die Verschlüsselung mit längeren Schlüssellängen vorbereitet, da diese viel schwerer zu knacken sind. Einige Schlüssel können mithilfe von Brute-Force-Techniken gefunden werden. Wenn jedoch die Zeit zum Knacken mithilfe des schnellsten Quantencomputers das erwartete Alter des Universums überschreitet, sind Sie wahrscheinlich in Sicherheit. Längere Schlüssellängen erfordern mehr Computerleistung, reichen jedoch wahrscheinlich nicht aus, um Ihre Systeme bei Bedarf zu blockieren.

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  Denken Sie daran, dass die Qualität der Verschlüsselung nur ein Teil des Sicherheitspuzzles ist. Schlecht ausgeführte Verschlüsselung, schwache oder fehlerhafte Software im Zusammenhang mit der Verschlüsselung und unzureichende Sicherheitspraktiken können Ihre kritischen Daten weiterhin durch andere Sicherheitsanfälligkeiten gefährden. Zum Beispiel hilft es nicht, Ihre Kommunikation zu verschlüsseln, wenn die Bösen Ihr Büro betreten und die Daten aus einem entsperrten Aktenschrank oder, häufiger, dem Mülleimer stehlen können.

Obwohl einige Verschlüsselungsarten nur eine begrenzte Lebensdauer haben, haben Sie immer noch Zeit, um zu bestimmen, über welche Daten Sie verfügen, die aufgrund der Verschlüsselung möglicherweise anfällig sind, und um dann zu bewerten, ob sich das Risiko auf Sie auswirkt. Für die meisten alltäglichen Operationen ist dies nicht der Fall. Wenn Sie sich jedoch mit vertraulichen Daten befassen, die eine lange Lebensdauer haben, müssen Sie jetzt mit der Planung für die Zukunft beginnen.