Warum Quantencomputer schon HEUTE eine GEFAHR sind!

Q day das ist der Tag an dem Quantencomputer leistungsfähig genug sein werden um aktuelle Verschlüsselungsmethoden zu brechen das würde bedeuten dass viele der heutigen Sicherheitsprotokolle die das Internet Onlinebanking sichere Kommunikation und andere wichtige Systeme schützen plötzlich unsicher werden dieser Tag markiert also einen potenziellen Wendepunkt in der cybersicherheit da herkömmliche kryptographische Verfahren dann obsolid werden und massive sicherheitslück entstehen könnten obwohl viele Experten davon ausgehen dass der qday noch in ferner Zukunft liegt Stellen Quantencomputer aus meiner Sicht bereits heute eine ernstzunehmende Bedrohung da warum das so ist erkläre ich dir in diesem Video mit Verschlüsselung ist es möglich sicher über einen unsicheren Kanal zu kommunizieren was ist ein unsicherer Kanal nun alle Kanäle bei denen der Feind mithören könnte wenn Du beispielsweise eine WhatsApp Signal oder thamer Nachricht dann ein deiner Kontakte versendest dann passiert sie von dir bis zum beabsichtigten Ziel mehrere Stationen wie etwa die Kommunikationsserver von Meta all das sind unsichere Kanäle vor denen man sich durch eine sichere Verschlüsselung schützen kann doch wie kann der Schlüssel zwischen den einzelnen Kommunikationspartnern sicher ausgetauscht werden schließlich muss dem Empfänger der Schlüssel bekannt sein um Nachrichten die er empfängt entschlüsseln und Nachrichten die versendet verschlüsseln zu können das ist das sogenannte schlüsselaustauschproblem wie kann man dieses Problem lösen der Sender kann dem Empfänger den Schlüssel natürlich nicht einfach über den unsicheren Kanal zu schicken wird der Kommunikationskanal nämlich abgehört dann hätte der Angreifer den Schlüssel und kann dann als man in the middle die Kommunikation abhören und sogar manipulieren eine gängige Lösung besteht darin den Schlüssel des symmetrischen Verfahrens mit Hilfe eines asymmetrischen Verfahrens zu verschlüsseln diese Vorgehensweise bezeichnet man auch als hybrides Verschlüsselungsverfahren ein asymmetrisches Verfahren fußt auf einem schlüsselpar bestehend aus einem öffentlichen und einem privaten Schlüssel die mathematisch miteinander verbunden sind die öffentlichen Schlüssel werden gemeinsam auf einem Keyserver gespeichert machen wir uns das am besten mal an einem Beispiel klar Flo möchte Pam eine Nachricht schicken seine Nachricht wird bei ihm direkt verschlüsselt und erst bei Pam wieder entschlüsselt das zwischen liegen die Nachrichten niemals unverschlüsselt vor jeder Kommunikationsteilnehmer besitzt ein Schlüsselpaar das aus einem öffentlichen und einem privaten Schlüssel besteht bevor Flo die Nachricht abschicken kann wird sie mit dem öffentlichen Schlüssel von Pam verschlüsselt Flo Set dann die Nachricht an Pam sobald Pam die Nachricht erhalten hat kann sie und nur sie mit ihrem privaten Schlüssel der auf dem Gerät gespeichert ist die Nachricht wieder entschlüsseln auf dem gesamt weg von Flo zu Pam kann niemand die Nachricht entschlüsseln da nur Pam den privaten Schlüssel besetzt wenn Pam Flo antworten möchte dann wird Ihre Nachricht bereits bei ihr mit dem öffentlichen Schlüssel von Flo verschlüsselt und danach auf den Weg geschickt Flo und nur Flo kann dann Pams Antwort mit seinem privaten Schlüssel entschlüsseln eine bekannte asymmetrische Verschlüsselungstechnik ist das RSA Verfahren dieses taucht in sehr vielen Kontexten und Protokollen btls SSH diverse VPNs IPSC und so weiter auf die Sicherheit vom RSA Verfahren basiert auf der Schwierigkeit große Zahlen zu faktorisieren was für klassische Computer rechnerisch sehr schwierig sein kann mit dem von Peter Shaw nein es ist nicht der von den drei Fragezeichen gemeint anyway mit dem von Peter Shaw entwickelten und nach ihm benannten shorealgorithmus kann man mit einem Quantencomputer der über eine ausreichende Anzahl an it verfügt eine sehr große Zahl in ihre Primfaktoren zerlegen auch solche bei denen das mit bekannten Primfaktor zerlegungsalgorithmen auf klassischen Computern nicht in absehbarer Zeit möglich wäre wenn dich die Theorie zum RSA Verfahren interessiert dann schaue Dir gerne mein Video dazu an den Link findest du unten in der Videobeschreibung das was du hier siehst ist ein quantenschaltkreis der eine mathematische Beschreibung und gleichzeitig einen Bauplan für die Implementierung auf einem Quantencomputer darstellt in meinem Kurs zu postquantenkryptografie werden wir diesen quantenschaltkreis in Detail besprechen und sogar auf einem echten Quantencomputer Implementieren der Algorithmus von Sha ist übrigens so populär dass er es sogar in die Serie Stargate Universe geschafft hat wie man an der folgenden Szene sieht okay auch wenn die Produzenten einfach nur den Wikipedia Artikel zu diesem Thema wiedergekult haben ist in dieser Szene das Problem sehr gut beschrieben klassische Computer haben Probleme bei der Faktorisierung großer Primzahlen doch mit einem Quantencomputer der über eine ausreichende Anzahl an cubits verfügt kann die Primfaktorzerlegung wesentlich schneller erfolgen und zwar so viel schneller dass wir nicht mehr von Jahrhunderten an Rechenzeit sprechen sondern von einem sehr sehr viel kürzeren Zeitraum und deshalb müssen wir uns bereits jetzt Gedanken über postquantenalgorithmen machen mit denen wir uns vor Angreifern die über Quantencomputer verfügen schützen können und das besser gestern denn mit jedem Tag der verstreicht sind unsere bis dahin wohlgehüteten Geheimnisse einer sehr großen Gefahr ausgesetzt wie das nun dafür ist der Angriffsvektor harvest now die Crypt later verantwortlich der harvest no decrypt later Angriff kurz hndl attack ist eine schon heute real existierende Bedrohung im Bereich der Quantenkryptographie und bezieht sich auf eine Strategie bei der ein an heute verschlüsselte Daten sammelt harvest now und diese zu einem späteren Zeitpunkt entschlüsselt sobald er über leistungsfähige Quantencomputer verfügt das ist dann der decrypt later Part der Angriff läuft in drei Stufen ab harvesting der Angreifer sammelt und speichert heute verschlüsselte Kommunikationsdaten diese Verschlüsselung basieren typischerweise auf asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren wie dem RSA Zeichn man beispielsweise eine vollständige Session inklusive des öffentlich schlüsselaustauschs auf dann könnte man wenn man den RSA knacken kann auch die entsprechenden privaten Schlüssel bekommen damit den Session Key der ja symmetrisch ist entschlüsseln und dann die gesamte Kommunikation nachverfolgen ein garantierter replayangriff wenn man so möchte da die Verfahren die wir heute verwenden derzeit noch als sicher gelten und nur mit extremem Rechenaufwand durch klassische Computer gebrochen werden können sind die gesammelten Daten vorerst sicher der Angreifer speichert jedoch alle erfassten verschlüsselten Daten in der Hoffnung sie später entschlüsseln zu können later decryption sobald leistungsfähige Quantencomputer zur Verfügung stehen kann der Angreifer die zuvor gesammelten und gespeicherten verschlüsselten Daten entschlüsseln und auf die eigentlich sicher geglaubten Geheimnisse zugreifen bei den 29 peterbit an Daten mit denen es die NSA täglich zu tun hat würde es mich nicht wundern wenn dort nicht auch Daten für ein hndlangriff ichert werden doch wie kann man sich bereits heute vor den Angriffen von morgen schützen die Lösung lautet postquandenkryptografie zu der ich im Wintersemester 2024 25 übrigens auch einen Kurs halte der Übergang zu postquantenkryptografie ist ein komplexer und ressourcenintensiver Prozess aber er ist unerlässlich um die langfristige Sicherheit Verschlüsse der Daten zu gewährleisten Organisationen die eine frühe Einführung anstreben werden dieed do feststellen dass offene Standards noch nicht verfügbar sind was bedeutet dass sie erheblich in die Entwicklung eigener proprietärer Lösungen investieren müssen ein Übergang zu Hybriden Kryptosystem die sowohl klassische als auch postquantensichere Algorithmen kombinieren könnten als Übergangslösung dienen bis postquantensichere Algorithmen vollständig implementiert sind niemand weiß genau wann der qday sein wird vielleicht haben bestimmte Organisationen ihn bereits erreicht und wir wissen einfach noch nichts davon am qday könnten Angreifer in der Lage sein verschlüsselte Daten die bisher als sicher galten zu entschlüsseln was massive Auswirkungen auf die Sicherheit des Internets die Vertraulichkeit von Finanztransaktionen den Schutz von Regierungs und militärkommunikation und vieles mehr haben würde daher wird der qday zurecht als eine Bedrohung angesehen vor der wir uns quasi nur durch die rechtzeitigge Implementierung quantensicherer verschlüssungsmethoden schützen können und das lieber gestern als heute was ist deine Meinung zu dem Thema hast du dich schon mit postquantenkryptografie beschäftigt wann wird deiner Meinung nach der qday sein schreib deine Antwort gerne unten in die Kommentare vielen Dank fürs zusehen und bis zum nächsten Video