Jetzt Ernten, Später Entschlüsseln: Die Quantenbedrohung erklärt

Die „Harvest Now, Decrypt Later“-Hacking‑Strategie beruht auf der Annahme, dass die Welt nur noch wenige Jahre von erschwinglichen Quantencomputern entfernt ist. Diese Computer sind tausende Male leistungsfähiger als herkömmliche Optionen. Daher werden sie in der Lage sein, einen Großteil der heutigen besten Verschlüsselungen zu zerstören. Das sollten Sie wissen.

Quantencomputer glänzen bei spezifischen Aufgaben

Quantencomputer sind bereits verfügbar und in bestimmten Fällen leistungsfähiger als die besten Supercomputer der Welt. Genauer gesagt sind sie nur bei bestimmten Aufgaben gut, weil sie großskalige Algorithmen parallel ausführen können. Beispielsweise können Quantencomputer Optimierungsaufgaben in Minuten erledigen, für die der beste Supercomputer Tage benötigen würde.
Aufgaben wie das Random‑Circuit‑Sampling würden mehr als 47 Jahre dauern, um sie mit Frontier, einem führenden Supercomputer, zu erledigen. Dieselbe Aufgabe benötigte ein Quantensystem nur 6 Sekunden – ein Ergebnis, das 2019 erzielt wurde, als Googles Sycamore‑Prozessor eine Random‑Circuit‑Sampling‑Aufgabe in Sekunden abschloss, die Google für klassische Supercomputer deutlich länger geschätzt hatte. Dieses Benchmark ist jedoch umstritten, und Verbesserungen klassischer Algorithmen haben die Lücke verringert.

Jetzt Ernten, Später Entschlüsseln (HNDL)

Während Quantencomputer stabiler und erschwinglicher werden, bringen sie eine Reihe von Vorteilen, aber auch mehrere Risiken für Infrastruktur und aktuelle Sicherheitsmaßnahmen mit sich. Die „Hack Now Decrypt Later“-Methode tritt auf, wenn Angreifer Kopien verschlüsselter Daten erhalten, die zu einem späteren Zeitpunkt entschlüsselt werden sollen.

Die Idee von HNDL begann Anfang der 2010er Jahre an Bedeutung zu gewinnen, als Kryptowährungen und andere fortschrittliche Protokolle aufkamen. Diese Systeme nutzten fortschrittliche Verschlüsselungsmethoden, die auf langen mathematischen Gleichungen basieren und mit der heutigen Technologie enorme Zeit zum Knacken benötigen.

Allerdings wollen HNDL‑Hacker die Verschlüsselung nicht sofort knacken. Stattdessen besteht ihr Ziel darin, die Daten zu speichern, bis zu einem späteren Zeitpunkt, an dem Quantencomputer allgemein verfügbar sind. Diese Strategie würde es Hackern ermöglichen, Schlüsselprotokolle wie Shors Algorithmus zu nutzen, um wichtige Verschlüsselungsmechanismen wie ECC (Elliptic Curve Cryptography) und RSA zu zerstören.

Shors Algorithmus

Im Kern dieser Fähigkeit steht eine Gleichung namens Shors Algorithmus. Shors Algorithmus wurde 1994 von Peter Shor erfunden, um große ganze Zahlen auf Quantensystemen zu faktorisieren. Diese Fähigkeit ermöglicht es dem System, traditionelle Verschlüsselungsmethoden zu überwinden, die ein normales System Jahrzehnte kosten würden, und das in Rekordzeit, wodurch Methoden wie RSA‑Verschlüsselung obsolet werden.

Edward Snowden

Die erste Enthüllung dieser Hacking‑Strategie kam 2013 ans Licht, als Edward Snowden die USA verließ, aus Sorge um seine Sicherheit, nachdem er das Ausmaß der NSA‑Zivilsurveillance offenbart hatte. In seinen Enthüllungen dokumentiert er, wie die Organisation routinemäßig verschlüsselte Daten stahl, mit dem ausdrücklichen Ziel, zukünftige Technologien zu nutzen, um die Verschlüsselung zu brechen.

Quelle – Freedom of the Press

Das Risiko ist real und geschieht heute

Obwohl es wegen ihrer technischen Natur keine zuverlässigen Statistiken zu HNDL‑Angriffen gibt, bleiben die Risiken weit verbreitet. Laut Deloitte‑Umfragen sollte HNDL die Hauptsorge für jedes Unternehmen oder jede Organisation sein, das hochsensible Langzeitdaten besitzt.

Verletzliche Datentypen

Um zu verstehen, warum diese Hacking‑Methode so gefährlich ist, muss man zunächst die Arten von Daten betrachten, die ins Visier genommen werden. Diese Hacker suchen nicht nach kurzfristigen Daten. Stattdessen konzentrieren sie sich auf wichtige langfristige Informationen wie regulierte Finanz‑ und Gesundheitsdaten.
Es gibt zudem zunehmende Berichte, dass diese Hacking‑Methode bei geistigem Eigentum, Unternehmensgeheimnissen, Regierungsprogrammen und Verteidigungsstrategien eingesetzt wird. All diese Elemente behalten im Laufe der Zeit ihren Wert, wobei einige an Relevanz gewinnen.

Q‑Tag

Diese Hacker warten auf den Q‑Tag. Dieser Begriff beschreibt den Wendepunkt, an dem Quantencomputer in der Lage sind, nahezu jede ältere Verschlüsselungsmethode zu knacken. Dieser hypothetische Wendepunkt hängt von kryptografisch relevanten Quantencomputern (CRQCs) ab, die stabile Qubit‑Funktionen unterstützen und asymmetrische kryptografische Algorithmen lösen können.
Laut Analysten rückt der Q‑Tag immer näher an die Realität. Einige Analysten sehen ihn bereits in diesem Jahr, während andere glauben, dass Unternehmen und Regierungen noch ein weiteres Jahrzehnt Zeit haben, sich vorzubereiten. Allerdings sind sich alle einig, dass die ersten Schätzungen, wonach der Q‑Tag in den 2050er Jahren eintreten würde, zu optimistisch waren.

Warum Jetzt Ernten, Später Entschlüsseln eine reale Bedrohung ist

Derzeit sind Quantencomputer extrem selten und teuer im Unterhalt. Daher stehen sie nur Nationen mit fortschrittlichen Forschungseinrichtungen und Institutionen zur Verfügung, die die Anforderungen des Geräts erfüllen können.

Allerdings, wenn die Technologie und die Kosten für den Unterhalt dieser Geräte sinken, werden mehr Nationen und Organisationen Quantengeräte erwerben und betreiben. Diese Erkenntnis bleibt staatlichen Hackern nicht verborgen, die ihre Diebstähle von langfristig verschlüsselten Daten intensiviert haben. Leider hinterlässt HNDL keine Spuren wie traditionelle Datenpannen, bis die Daten bereits entschlüsselt wurden.

Ingenieure haben bemerkenswerte Methoden entwickelt, die die Erkennung von Eindringlingen beschleunigen könnten, darunter die Überwachung anomaler Exfiltrationsvolumina. Dieses Szenario bedeutet, dass es keine Möglichkeit gibt, zu wissen, welche Daten bereits gestohlen wurden und in Zukunft abgerufen werden könnten.

Wie Sie Ihre Daten schützen

Angesichts der Geschwindigkeit, mit der sich diese Geräte entwickeln, und ihrer geplanten Verfügbarkeit bis zum Ende des Jahrzehnts, ist es für Organisationen und Unternehmen wichtig zu lernen, wie sie geschützt bleiben können. Einer der ersten Schritte im Prozess ist die Inventarisierung aller kryptografischen Assets.

Post‑Quantum‑Kryptographie (PQC)

Dieser Schritt ermöglicht es Ihnen, eine Liste von Assets zu erstellen, die auf Post‑Quantum‑Kryptographie‑Optionen (PQC) migriert werden müssen. Diese Liste sollte das Asset und seine Kryptographie angeben. Sie sollte zudem eine Dauer und Expositionsvektoren enthalten, die die Relevanz von Quantencomputern berücksichtigen.
Unternehmen können Metriken wie das HNDL‑Score‑System nutzen, um zu sehen, welche Daten am höchsten gefährdet sind. Diese Bewertung sollte dann mit aktuellen Hacking‑Daten abgeglichen werden, um sicherzustellen, dass wertvolle und besonders gesuchte Informationen Priorität behalten. Das Ziel dieses Ansatzes ist, sicherzustellen, dass Ihr Unternehmen nur Verschlüsselungen verwendet, die eine Lebensdauer von über 10 Jahren haben.

NIST‑PQC‑Standards

Das National Institute of Standards and Technology (NIST) wurde 1901 als Behörde des Handelsministeriums gegründet. Sein Ziel ist es, Standards zu schaffen, die Innovation fördern und gleichzeitig Verbraucherschutz und Sicherheit gewährleisten.
Eine seiner Schlüsselaufgaben besteht darin, Sicherheitsstandards für die Technologiebranche im Rahmen der Cybersecurity Framework (CSF)‑Initiative festzulegen. Dieses Rahmenwerk war für Unternehmen, die Leitlinien für die Sicherheit im Zeitalter des Quantencomputings suchen, von entscheidender Bedeutung.
Zum Beispiel hat die Gruppe mehrere Post‑Quantum‑Kryptographie‑Standards (PQC) eingeführt, darunter FIPS 203‑205, ML‑KEM, ML‑DSA und SLH‑DSA. Diese Verschlüsselungsmethoden wurden in den Einrichtungen der Gruppe quantengetestet, um sicherzustellen, dass sie gegen zukünftige Angriffe resistent sind.

Kryptografisch relevanter Quantencomputer

Der Begriff Kryptografisch relevanter Quantencomputer (CRQC) bezeichnet ein System, das über Quantenfähigkeiten verfügt und fehlertolerant ist. Zusätzlich kann es Shors Algorithmus in großem Maßstab unterstützen. Bemerkenswert ist, dass dieses Gerät noch weit entfernt ist.
Es gibt einige technische Hürden, an denen Ingenieure unermüdlich arbeiten, um CRQCs auf den Markt zu bringen. Beispielsweise müssen diese Geräte Tausende logischer Qubits unterstützen. Diese Aufgabe ist leichter gesagt als getan, da logische Qubits aus Millionen physischer Qubits mittels Fehlerkorrekturcodes gebaut werden, um Dekohärenz zu eliminieren.
Derzeit ist Dekohärenz nach wie vor ein wesentlicher limitierender Faktor im Design von Quantencomputern. Es gab jedoch kürzlich einige Durchbrüche, die diese Geräte innerhalb der nächsten fünf Jahre zur Realität machen könnten.

Welche Länder führen HNDL‑Operationen durch?

Es gibt viele Nationen, bei denen HNDL‑Operationen vermutet werden. Edward Snowden enthüllte, dass US‑Behörden diese Methode seit vielen Jahren nutzen, um Informationen zu sammeln, die eines Tages zur Verfolgung oder Kategorisierung von US‑Bürgern verwendet werden könnten.

China, Russland, Nordkorea

Nicht überraschend sind China, Russland und Nordkorea ebenfalls in mutmaßliche HNDL‑Schemata gegen Nationen verwickelt. In einem Fall wird China beschuldigt, geistiges Eigentum von Verteidigungsunternehmen gestohlen zu haben, wodurch sie große Datenmengen erfassen konnten, die eines Tages entschlüsselt werden könnten.

Kryptowährungen

Der Blockchain‑Sektor hat insbesondere viel Aufwand betrieben, um sich auf den Q‑Tag vorzubereiten. Quantencomputer können potenziell die elliptische Kurvenkryptographie (ECDSA) brechen, die das Kernstück mehrerer führender Projekte wie Bitcoin und Ethereum ist.
Ein Hauptproblem besteht darin, dass Quantencomputer leistungsfähig genug sind, die veröffentlichten öffentlichen Schlüssel zu übernehmen und die Gleichung zu ermitteln, um private Schlüssel in Minuten zu entschlüsseln. Dieser Schritt würde traditionelle Computer Jahrzehnte oder länger kosten. Daher gibt es mehrere Projekte, die Quanten‑Schutz integrieren.

Wie Blockchains Quantenangriffe verhindern können

Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie Blockchains ihre Verteidigung gegen Quantencomputer‑Angriffe sichern können. Bemerkenswert ist, dass einige Projekte bereits quantenresistent sind, wobei die erste Kryptowährung, die diesen Schutz integrierte, das Quantum Resistant Ledger im Jahr 2018 war.
Interessanterweise integriert diese Blockchain mehrere neue Technologien, darunter ein NIST‑genehmigtes hash‑basiertes Signatursystem. Das Projekt kombiniert diese Technologie mit einem XMSS (eXtended Merkle Signature Scheme), um Schutz zu gewährleisten.

Was ist mit traditionellen Projekten wie Bitcoin

Die Mehrheit der Blockchains ist derzeit nicht quanten‑geschützt. Daher müssen sie drastischere Änderungen vornehmen, um Schutz zu gewährleisten. Diese Änderungen werden zweifellos einen Hard Fork erfordern, da sie die Kernalgorithmen der Projekte verändern.

Bitcoin Core ist gegenüber Konsens‑Upgrades resistent

Bitcoin Core ist dafür bekannt, den Konsens‑Algorithmus unverändert zu lassen, um Stabilität, Konsens und Abwärtskompatibilität zu gewährleisten. Trotz starker Widerstände gegen Hard Forks gab es Vorschläge zur Quanten‑Absicherung und sogar Hard Forks, die stattgefunden haben.

Risiken für die nationale Sicherheit

Es gibt zudem eine wachsende Zahl von Sicherheitsanalysten, die weiterhin Alarmglocken in Bezug auf HNDL‑Angriffe auf höchster Regierungsebene läuten. Gegenstände wie diplomatische Gespräche, vergangene Militäroperationen, verdeckte Netzwerke und sogar Verteidigungspläne könnten nach dem Q‑Tag breit verfügbar werden.
Diese Technologie hat das Potenzial, Geheimnisse zu enthüllen, die die Regierung jahrzehntelang geschützt hat. Diese Fähigkeit umfasst das Entschlüsseln vertraulicher Regierungs‑transaktionen und anderer hochsensibler Finanzoperationen.

Wie lange haben Sie, um sich auf den Q‑Tag vorzubereiten

Es gibt kein festes Datum, wann Entwickler einen funktionierenden CRQC erreichen werden, und Analysten sind gespalten in ihren Vorhersagen. Auf der konservativen Seite setzen die meisten Experten den Zeitpunkt nach 2035 an. Diese Projektion entspricht dem Skalierungsplan von IBM.
Das andere Ende des Spektrums umfasst diejenigen, die glauben, dass die Technologie innerhalb der nächsten fünf Jahre erreicht werden könnte, mit weitreichenden Auswirkungen bereits Anfang der 2030er Jahre. Diese Analysten verweisen auf jüngste Durchbrüche im Quantencomputing, die stabilere Qubits und leistungsfähigere Chips hervorgebracht haben.

Unternehmen, die die Post‑Quantum‑Sicherheitsmigration anführen

Eine wachsende Liste von Organisationen und Unternehmen hat die Initiative ergriffen, zukünftige Quanten‑Hacking‑Versuche zu verhindern. Diese Unternehmen investieren weiterhin enorme Summen in Forschung und Tests ihrer Systeme, um zukünftige Verluste in Milliardenhöhe zu vermeiden.

IBM

IBM (IBM ) bleibt ein Vorreiter bei fehlertoleranten Quantensystemen. Das Unternehmen hat viel Aufwand in die Entwicklung automatisierter Verschlüsselungs‑Management‑Tools wie den Guardium Cryptography Manager investiert, um zukünftige Angriffe zu verhindern. Es hat sich zudem verpflichtet, bis Ende 2026 eine vollständige Ausrichtung an den NIST‑PQC‑Standards zu erreichen.

Bemerkenswert hat IBM einen klaren Vorteil, da es im Quantencomputing‑Sektor aktiv ist und direkten Einblick gewinnt. Das Unternehmen hat mit Tests seines neuesten 1.121‑Qubit‑Condor‑Systems begonnen. Jede Chip‑Iteration fügt mehr Qubits hinzu und bringt den Q‑Tag näher.
IBM schätzt, dass es in seinem Blue‑Jay‑Chip 2.000 logische Qubits erreichen wird. Diese Dichte würde den Chip nur noch 372 logische Qubits von den RSA‑2048‑Shor‑Grenzen entfernt positionieren und ihn potenziell zum ersten kryptografisch relevanten Quantencomputer machen.

Jetzt Ernten, Später Entschlüsseln – Müssen wir uns Sorgen machen?

Ja, die Aussicht, dass Quantencomputer die jahrhundertealte Verschlüsselung über Nacht vollständig zerstören könnten, ist ein großes und reales Problem, das Ihre Aufmerksamkeit verdient. Dennoch gibt es noch zahlreiche technische Hürden, die die Technologie überwinden muss, bevor sie diesen Zustand erreicht. Daher haben Sie mindestens fünf Jahre Zeit, Ihre Datenbanken quanten‑sicher zu machen.

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