KASTEL-ESS

Post-Quanten Kryptographie

Beschreibung

Unter der Annahme, dass es in "naher" Zukunft effiziente Quantencomputer geben wird, wollen wir untersuchen ob wir aktuelle Protokolle schon jetzt sicher gegen Quantenalgorithmen machen können. Das Forschungsgebiet der Post-Quanten Kryptographie sucht nach sicheren kryptographischen Verfahren unter der Annahme, dass in Zukunft ein Quantencomputer die aktuellen Verfahren brechen kann. Die Gefahr von Quantenalgorithmen ist schon jetzt real, da Daten vorgehalten werden können und erst später deren Verschlüsselung gebrochen und somit die Daten ausgelesen werde können. Es geht in diesem Forschungsgebiet nicht nur um die sichere Verwendung dieser Verfahren, sondern auch um den Übergang in Protokollen von der aktuellen Kryptographie zur Post-Quanten Kryptographie. Wie konstruieren wir kryptoagile quantum-resistente Protokolle?

Die NIST (National Institute of Technology) hat 2016 einen Standardisierungsprozess für Post-Quanten Verfahren ausgerufen. Als vermeintlich quantum-resistent werden Algorithmen auf gitter-, code- und isogeniebasierte Annahmen (und einige mehr) angenommen. Das Forschungsgebiet der Post-Quanten Kryptographie befasst sich mit der Analyse dieser Primitiven, Erfoschung weiterer quantum-resistenter Verfahren und deren Verwendung in Theorie und Praxis.

Unsere Forschung

Im Bereich der Post-Quantum Cryptographie ist der erste Schritt das Grundverständnis einiger zu Grunde liegender mathematischer Verfahren wie die Gitterkryptographie aufzubauen.

Daran angeknüpft schauen wir in wie weit wir zuvor erforschte Protokoll gegen mögliche Angreifer mit Quantencomputer schützen können. Hierbei ersetzen wir einzelne Primitiven durch Primitiven die auf gitterbasierte Annahmen basieren, welche womöglich quantum-resistent sind.

Ein weitere Schritt befasst sich auch mit der Kryptoagilität innerhalb von post-quantum Protokollen. Hier gibt es unterschiedliche Ansätze und Auffassungen wie der Übergangen von der aktuellen -- als klassische bezeichnete -- zur quantum-resistenten -- als post-quantum bezeichnete -- Kryptographie in Theorie und Praxis ohne Sicherheitsverlust funktionieren kann.

Studierende mit Blick auf eine Stellwand
Unsere Lehre

Wir bieten in jedem Wintersemester ein Seminar „Post-Quantum Cryptography“ an. In dem forschungsnahem Seminar werden Themen aus dem Standardisierungsprozess zur Post-Quantum Cryptography der NIST ausgewählt. Die Algorithmen basieren auf unterschiedliche mathematische, vermeintlich quantum-resistene Verfahren: Gitter, Codes, Isogenien und einige mehr. Es sind keine Vorkenntnisse für das Seminar vorausgesetzt, jedoch erwarten eine hohe Eigenmotivation. In einer Reihe von Einführungsvorträgen werden alle Teilnehmer:innen auf einen grundlegenden Stand gebracht, bevor ausgewählte Themen von den Studierenden bearbeitet und präsentiert werden.

Darüber hinaus bieten wir zum Thema Post-Quantum Cryptography bei Interesse auch studentische Abschlussarbeiten oder Themen für das Modul Praxis der Forschung an.

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Referenzen: