Physikalische Methoden der Kryptographie: Sicherheit jenseits mathematischer Grenzen

Hintergrund:

Die fortschreitende Digitalisierung bringt neue Sicherheitsrisiken, die sich mit den momentan gebräuchlichen Verschlüsselungsverfahren bald nur noch unzureichend beherrschen lassen. Spätestens mit dem Aufkommen von Quantencomputern werden sie an ihre Grenzen stoßen. Auf physikalischen Prinzipien beruhende Schlüsselübertragungen bieten jedoch eine zukunftssichere Alternative. Derzeit fließen viele Forschungsgelder in die Entwicklung solcher Methoden, und es herrscht große Euphorie über ihre Leistungsfähigkeit. Aufgrund der anderen Herangehensweise und der dafür nötigen physikalischen Kenntnisse kommt es jedoch zu Missverständnissen. In unserem Projekt wollen wir solche Unklarheiten ausräumen und verschiedene physikalische Verschlüsselungsmethoden vorstellen. Wir beleuchten ihre Stärken und Schwächen und zeigen, für welche Szenarien sie geeignet sind.

Vier physikalische Methoden im Vergleich:

•       QKD mit verschränkten Photonen: Quantenverschränkung macht Abhörversuche sofort erkennbar.

•       QKD mit BB84-Protokoll, wo die Senderseite die Zufälligkeit und damit die Polarisierung der Photonen festlegt.

•       Sichere Hardware (z. B. SSD mit AES-256): Einfache, hardwarebasierte Schlüsselübermittlung.

•       Funkkanaleigenschaften: Schlüsselgenerierung durch die Reziprozität von Funksignalen.

Für jede Methode beantworten wir die folgenden Fragen:

•       Wie sicher ist sie, wie gut taugt sie bei der Abwehr von Angriffen?

•       Ist sie funktional und praxistauglich?

•       Ist sie wirtschaftlich einsetzbar, wie einfach kann man sie implementieren?

•       Wie groß ist die Reichweite und ist die Übertragung von Daten effizient durchführbar?

•       Wie alltagstauglich ist sie? Liefert sie stabile Ergebnisse unter verschiedenen Bedingungen und ist sie flexibel und breit einsetzbar?

Fazit: Unter der Leitung von FH-Prof. Univ.-Doz. Dipl.-Ing. Dr. Ernst Piller, FH-Dozent an der FH St. Pölten, werden die Stärken und Schwächen physikalischer Methoden der Kryptographie untersucht. Dieses Projekt ist Teil der Forschungstätigkeiten an der FH St. Pölten, die sich durch innovative Ansätze im Bereich IT-Sicherheit auszeichnen.