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.
Im Bereich der Post-Quanten Kryptographie 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 Protokolle gegen mögliche Angreifer mit Quantencomputer schützen können. Hierbei ersetzen wir einzelne Primitive durch Primitive, die auf gitterbasierten Annahmen basieren, welche womöglich quantum-resistent sind.
Ein weiterer Schritt befasst sich auch mit der Kryptoagilität innerhalb von post-quanten 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.
Wir bieten in jedem Wintersemester ein Seminar „Post-Quantum Cryptography“ an. In dem forschungsnahen Seminar werden Themen aus dem Standardisierungsprozess zur Post-Quanten Kryptographie der NIST ausgewählt. Die Algorithmen basieren auf unterschiedlichen mathematischen, vermeintlich quantum-resistenen Verfahren: Gitter, Codes, Isogenien und einige mehr. Es sind keine Vorkenntnisse für das Seminar vorausgesetzt, jedoch erwarten wir 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-Quanten Kryptographie bei Interesse auch studentische Abschlussarbeiten oder Themen für das Modul Praxis der Forschung an -- Sprecht uns einfach an!