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Cyber-Security Neuer Chip schützt vor Angriffen durch Quantencomputer

Von Stefan Guggenberger 2 min Lesedauer

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Technische Universität München Fakultät für Informatik

Forscher haben einen Post-Quanten-Chip entwickelt, der Verschlüsselungs-Algorithmen so effektiv umsetzen kann, dass er auch Hacker-Angriffen durch Quantencomputern standhält. Außerdem soll der Chip zeigen, wie eingeschmuggelte Hardware-Trojaner enttarnt werden können.

Der Chip setzt auf eine enge Verbindung von Hard- und Software, um Post-Quanten-Verschlüsselung performant und energieeffizient anzuwenden.(Bild: Astrid Eckert // TUM)
Der Chip setzt auf eine enge Verbindung von Hard- und Software, um Post-Quanten-Verschlüsselung performant und energieeffizient anzuwenden.
(Bild: Astrid Eckert // TUM)

Mit der zunehmenden Bedrohung von Hackerangriffen auf vernetzte Industrieanlagen nimmt auch die Bedeutung verschlüsselter Kommunikation zu. In der Regel kommunizieren Chips in den einzelnen Komponenten der Anlagen schon heute verschlüsselt miteinander. Die verwendeten Algorithmen könnten in Zukunft jedoch von Quantencomputern, die über hohe Rechenleistung verfügen, ausgehebelt werden. Um dies zu verhindern, haben Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) einen sogenannten ‚Post-Quanten-Chip‘ entwickelt. Dieser soll langlebige Geräte wie beispielsweise Industrieanlagen schützen. Zudem simuliert der Chip Hardware-Trojaner, die bereits bei der Fertigung eingebaut werden, und hilft den Wissenschaftlern durch seine Zerstörung bei der Erforschung KI-getriebener Rekonstruktionsverfahren.

Kombination aus Hard- und Software soll Quantencomputern standhalten

„Unser Chip ist der erste, der für Post-Quanten-Kryptografie konsequent auf ein Hardware-Software-Co-Design setzt“, erklärt Georg Sigl, Professor für Sicherheit in der Informationstechnik an der TUM. Zunächst wurde der Rechenkern des Chips modifiziert und durch besondere Instruktionen werden notwendige Rechenoperationen beschleunigt. Zusätzlich hat das Team einen Hardwarebeschleuniger entwickelt, der die Nutzung von gitterbasierte Postquanten-Kryptografie-Algorithmen wie Kyber ermöglicht und mit dem Algorithmus SIKE arbeitet. SIKE ist mit hohem Rechenaufwand verbunden und der neue Chip kann ihn etwa 21-mal schneller umsetzen als Chips, die für die Verschlüsselung nur auf Software setzen. Der Algorithmus könnte für Industrieanlagen dann relevant werden, wenn gitterbasierte Ansätze nicht mehr ausreichend sind.

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