Quantencomputer werden in den kommenden Jahren bestehende Sicherheitsverfahren grundlegend in Frage stellen. Insbesondere sind Public Key Infrastructures (PKI), die heute zentrale Sicherheitsfunktionen übernehmen, davon betroffen. Unternehmen sollten sich frühzeitig mit Post-Quantum Kryptografie auseinandersetzen, ihre bestehende PKI-Landschaft analysieren und eine strukturierte Migration planen. Wer jetzt handelt, reduziert langfristige Sicherheitsrisiken und schafft eine belastbare Grundlage für sichere digitale Kommunikation.
Public Key Infrastructure als Basis sicherer Kommunikation
Mit der zunehmenden Digitalisierung wächst die Anzahl an Systemen, Anwendungen und Geräten, die sicher miteinander kommunizieren müssen. Public Key Infrastructures bilden dafür das Fundament. Sie ermöglichen unter anderem:
- die eindeutige Authentifizierung von Nutzern, Systemen und Geräten
- die Verschlüsselung sensibler Daten
- die Sicherstellung von Integrität und Vertrauenswürdigkeit digitaler Informationen
Digitale Zertifikate kommen sowohl in internen IT-Umgebungen als auch bei öffentlich zugänglichen Diensten zum Einsatz. Typische Anwendungsfelder sind:
- Web- und API-Kommunikation (SSL/TLS)
- VPN-Verbindungen
- sichere E-Mail-Kommunikation (S/MIME)
- digitale Signaturen
- Mehr-Faktor-Authentifizierung
Technisch basieren diese Anwendungen auf einer Kombination aus symmetrischer und asymmetrischer Kryptografie. Während symmetrische Verfahren für eine effiziente Datenverschlüsselung sorgen, übernimmt die asymmetrische Kryptografie den sicheren Schlüsselaustausch und die Identitätsprüfung. Genau diese Verfahren stehen jedoch durch neue technologische Entwicklungen vor grundlegenden Herausforderungen.
Quantencomputer als neue Bedrohung für bestehende PKI-Strukturen
Die heute eingesetzten kryptografischen Verfahren gelten gegenüber klassischen Rechnern oder selbst gegenüber Supercomputer als sicher. Mit dem Einsatz leistungsfähiger Quantencomputer und den entsprechenden Quantenalgorithmen verändern sich diese Sicherheitsannahmen. Quantenalgorithmen werden in der Lage sein, viele der aktuell verwendeten kryptografischen Verfahren zu brechen.
Für Unternehmen ergeben sich daraus konkrete Risiken:
- verschlüsselte Daten können bereits heute abgegriffen und später entschlüsselt werden («Harvest Now, Decrypt later»).
- langfristig schützenswerte Informationen verlieren ihre Vertraulichkeit
- Geschäftsgeheimnisse und sensible personenbezogene Daten sind besonders betroffen
Internationale Standards und Empfehlungen reagieren bereits auf diese Entwicklung. Mit der Veröffentlichung der Post-Quantum-Standards durch das NIST im Jahr 2024 steht ein verbindlicher Rahmen zur Verfügung. Europäische Sicherheitsbehörden empfehlen, die Umstellung auf quantensichere Kryptografie bis spätestens 2030 abzuschliessen.
Post-Quantum Kryptografie: Vorgehen und Massnahmen für Unternehmen
Die Einführung von Post-Quantum Kryptografie ist kein isoliertes Technologieprojekt. Sie betrifft die gesamte PKI eines Unternehmens und damit zahlreiche Systeme, Prozesse und organisatorische Schnittstellen.
1. Schutzbedarfe und Use Cases identifizieren
Zu Beginn muss geklärt werden, welche Werte geschützt werden sollen und welche Anwendungsziele verfolgt werden. Auf dieser Basis werden die relevanten Use Cases und deren Informationen erfasst, darunter:
- eingesetzte Applikationen und Systeme
- benötigte Zertifikatstypen und -mengen
- angebundene Umsysteme und externe Partner
- Public-Trusted-Zertifikate von Trust Service Providern
- bestehende Automatisierungsprozesse zur Zertifikatserneuerung
2. Bestehende PKI-Landschaft analysieren
Im nächsten Schritt wird geprüft, wie die aktuelle PKI aufgebaut ist und in welchem Umfang sie bereits Post-Quantum-Verfahren unterstützt. Wichtige Fragestellungen sind dabei:
- welche Komponenten sind betroffen
- wo bestehen technische Einschränkungen
- welche Abhängigkeiten zu Applikationen oder Plattformen existieren
Ein zentrales Zertifikatsmanagement ist entscheidend, um Transparenz über alle eingesetzten Zertifikate zu schaffen.
3. Zielbild und Betriebsmodell definieren
Auf Basis der Analyse wird das zukünftige PKI-Zielbild festgelegt. Dabei sind unter anderem folgende Punkte zu klären:
- Definition eines klaren Target Operating Models
- Eigenbetrieb der PKI oder Bezug als Managed Service
- Rollen, Verantwortlichkeiten und Schnittstellen zwischen internen und externen Beteiligten
4. Migration planen und umsetzen
Eine vollständige Umstellung aller Systeme gleichzeitig ist in der Praxis kaum umsetzbar. Bewährt haben sich Übergangsszenarien wie:
- paralleler Betrieb klassischer und Post-Quantum-Zertifikate
- Einsatz hybrider Zertifikate während der Migrationsphase
Bei der Umsetzung ist eine enge Abstimmung zwischen IT, Security, Applikationsverantwortlichen und externen Partnern erforderlich. Dabei muss sichergestellt werden, dass:
- neue Root-Zertifikate überall korrekt eingebunden sind
- Anwendungen und Systeme die neuen Verfahren unterstützen
- Automatisierungsprozesse zuverlässig funktionieren
Um die Stabilität und Sicherheit zu gewährleisten, sind umfassende Tests notwendig, bevor bestehende Zertifikate schrittweise abgelöst werden.
Fazit
Post-Quantum Kryptografie ist eine notwendige Weiterentwicklung bestehender Sicherheitsarchitekturen. Unternehmen, die sich frühzeitig mit den Auswirkungen auf ihre PKI auseinandersetzen und strukturiert vorgehen, minimieren Risiken und sichern ihre digitale Kommunikation langfristig ab. Damit schaffen sie die Grundlage für eine sichere IT-Landschaft auch im Zeitalter der Quantencomputer.
