Nun kommt die drohende Gefahr durch Quantencomputer ins Spiel. Diese leistungsstarken Maschinen nutzen die Möglichkeiten der Quantenmechanik, um Probleme schneller zu lösen als herkömmliche Computer. Dazu gehört auch das Knacken der Schlüssel und Verschlüsselungsstandards, die unsere Datenwelt schützen. Hier kommt die postquantenkryptografische Kryptografie (PQC) ins Spiel, und genau aus diesem Grund hat sich Commvault dafür entschieden, diese zum Schutz Ihrer Daten zu implementieren.
Warum wir PQC brauchen
Viele der asymmetrischen und symmetrischen Kryptografiealgorithmen, die wir zum Schutz von Daten vor neugierigen Blicken einsetzen, basieren auf mathematischen Problemen bei der Faktorisierung großer Zahlen. Während diese für klassische Computer schwer zu knacken sind, lösen Quantencomputer diese mathematischen Probleme deutlich schneller und machen damit das, was einst als unmöglich galt, sehr wohl möglich.
Dadurch könnten sensible Informationen, die normalerweise verschlüsselt sind – wie Anmeldedaten, E-Mails, Finanzdaten und Krankenakten –, ungeschützt bleiben. Man könnte meinen, die Bedrohung durch Quantencomputer liege noch fünf bis zehn Jahre in der Zukunft, doch jeder, der kürzlich an der Keynote bei Ignite/Reinvent/Next teilgenommen hat, weiß, dass Ressourcen für das Quantencomputing bereits verfügbar sind und die Technologie rasante Fortschritte macht. Und nun steht sie jedem zur Verfügung – auch böswilligen Akteuren. Die Frage ist: Wie können Sie Ihr Unternehmen schützen?
Ein vielschichtiger Ansatz: Größere Schlüssel, bessere Schlösser und PQC
Auch wenn die Standardisierung ausgereifter PQC-Algorithmen noch in Arbeit ist, gibt es bereits jetzt Maßnahmen, mit denen wir unsere Sicherheitsvorkehrungen stärken können. Ein Ansatz besteht darin, die Schlüssellängen bei symmetrischen Algorithmen zu erhöhen, sodass es länger dauert, die Verschlüsselung mit Brute-Force-Angriffen zu knacken. Dies ähnelt im Prinzip der Erhöhung der Anzahl der Stifte in einem Zylinderschloss. Je mehr Stifte das Schloss verwendet, desto schwieriger und zeitaufwendiger ist es, es zu knacken. Je größer und komplexer der Schlüssel ist, desto schwieriger und zeitaufwendiger ist es, ihn nachzubilden oder zu erraten.
Sichere Datenverschlüsselung für die Post-Quanten-Ära
Die AES-Verschlüsselung ist seit langem der branchenübliche Standardalgorithmus für sichere symmetrische Verschlüsselung und wird auch in naher Zukunft weiterhin einen relativ ausreichenden Schutz vor Quanten-Brute-Force-Angriffen bieten, solange große Schlüssellängen verwendet werden. Commvault hat die Datenverschlüsselung bereits auf AES-256 standardisiert, was der höchsten von AES unterstützten Schlüssellänge entspricht.
Um die Sachlage besser einordnen zu können, können wir uns den Grover-Algorithmus ansehen, um die potenzielle Gefahr von Brute-Force-Angriffen zu veranschaulichen. Der Grover-Algorithmus ist ein allgemein bekannter Algorithmus, der zur Lösung komplexer mathematischer Probleme eingesetzt wird. Er kann auch dazu verwendet werden, Brute-Force-Angriffe auf Passwörter zu beschleunigen, insbesondere wenn er auf Quantencomputern ausgeführt wird.
Mit dem Grover-Algorithmus wäre die Zeit, die zum Knacken der AES-256-Verschlüsselung benötigt würde, aufgrund der Schlüsselgröße (der Algorithmus halbiert die Schlüsselgröße praktisch) und weil die aktuelle Generation von Quantencomputern noch nicht leistungsfähig genug ist, nach wie vor unpraktikabel. Daher ist AES-256 auf absehbare Zeit weiterhin ein brauchbarer Verschlüsselungsalgorithmus.
Sichere postquantenkommunikation
Was die asymmetrischen Verschlüsselungsalgorithmen (Public-Key-Kryptografie) betrifft, die für sichere Kommunikation und digitale Signaturen verwendet werden, sieht es düster aus. Dies ist einer der Bereiche der Kryptografie, der am stärksten von den Auswirkungen des Quantencomputings bedroht ist, da die RSA- (Rivest-Shamir-Adleman) und ECC-Algorithmen (Elliptic Curve Cryptography) durch Quantencomputer erheblich geschwächt werden.
Nach öffentlichen Aufrufen zur Entwicklung von PQC-Standards koordinierte das National Institute of Standards and Technology (NIST) ab 2016 die Einholung, Bewertung und Auswahl von Algorithmuskandidaten für PQC. Im Dezember 2023 standen die endgültigen Post-Quantum-Algorithmen fest, und das NIST hat mit der Ausarbeitung der entsprechenden Standardrichtlinien und Veröffentlichungen begonnen.
Commvault hat erste Schritte unternommen, um einige der künftigen PQC-Standards zu integrieren und so die sichere Kommunikation zu verbessern. Zwei wichtige Komponenten mussten aktualisiert werden, um Quantenschutz zu gewährleisten:
- Schlüsselaustausch und Kapselung: Richtet während des TLS-Aufbaus einen symmetrischen Verschlüsselungsschlüssel ein.
- Signaturerstellung und -überprüfung: Erstellt eine Zertifikatskette und authentifiziert die am TLS-Aufbau beteiligten Parteien, wodurch Man-in-the-Middle-Angriffe verhindert werden.
Der traditionelle Algorithmus zum Schlüsselaustausch, ECDH (Elliptic-curve Diffie-Hellman), ist mit dem Aufkommen von Quantencomputern anfällig für Angriffe. CRYSTALS-Kyber, ein vom NIST zugelassener postquanten-sicherer Algorithmus, dient als Ersatz für ECDH.
Eine sichere TLS-Verbindung erfordert jedoch mehr als nur den Schlüsselaustausch. Sowohl ECDH als auch Kyber sind anfällig für Man-in-the-Middle-Angriffe. Dies macht den Einsatz einer Zertifikatskette sowie signierter und verifizierter Nachrichten während des TLS-Aufbaus erforderlich. Die herkömmliche Kryptografie stützt sich zu diesem Zweck auf RSA mit großen privaten und öffentlichen Schlüsselgrößen (2048, 3072 usw.). Das NIST hat postquantenkryptografische Alternativen zu RSA empfohlen, darunter:
- KRISTALLE – Dilithium 3
- Falcon
- Sphincs+
Das beste Kombi-Angebot des Tages
Kunden können ab der neuesten Softwareversion, Commvault Cloud CPR 2024, sofort damit beginnen, ihre Umgebung vor quantenbasierten Angriffen zu schützen. Diese Version nutzt CRYSTALS-Kyber für die Schlüsselkapselung sowie CRYSTALS-Dilithium3 oder FALCON für digitale Signaturverfahren, um eine sichere Kommunikation innerhalb der Commvault Cloud Platform zu gewährleisten.
Nach der Aktivierung ist die Datenkommunikation innerhalb von Commvault resistent gegen Quantenangriffe, während Ihre Daten bereits an der Quelle mit dem AES-256-Algorithmus verschlüsselt werden, wodurch Ihre Daten vor aktuellen und zukünftigen Quantenbedrohungen geschützt sind. Angesichts der rasanten Entwicklung im Quantenbereich und der zunehmenden Überprüfung dieser Algorithmen hat Commvault Cloud ein flexibles Framework implementiert, das die Auswahl anderer Algorithmen und Schlüssellängen sowohl für den Schlüsselaustausch und die Kapselung als auch für die Signaturerzeugung und -überprüfung ermöglicht und so eine zukunftssichere Möglichkeit bietet, in diesem sich ständig wandelnden Umfeld wachsam zu bleiben.
Der Weg, der vor uns liegt
Wie alle Sicherheitsmaßnahmen ist auch PQC eine weitere Ebene, die zusätzlich zu anderen Sicherheitskontrollen implementiert werden muss, um Ihre Cyber-Resilienz zu gewährleisten. Wir empfehlen Ihnen, Security IQ zu nutzen, um Einblicke in Ihre eigene Sicherheitslage zu gewinnen und Maßnahmen zu ergreifen, die Ihre Daten vor Quantenangriffen und anderen Angriffsvektoren schützen.
So wie Vertrauen ein fortlaufender Prozess ist, sorgen die kontinuierlichen Investitionen von Commvault in Cyber-Resilienz und Quantenschutz dafür, dass Ihre Daten vor sich ständig weiterentwickelnden Bedrohungen geschützt sind. Hier erfahren Sie mehr über Security IQ.
