Cross-Layer Protokolle für Rückwärtskompatible Sicherheit gegen Store-Now-Break-Later Angriffe

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Tibor Jager
• Fachliche Zuordnung: Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 574739425

Quantencomputer ermöglichen spannende Anwendungen, sind jedoch leider auch eine Bedrohung für sichere Kommunikation im Internet. Daher befinden wir uns derzeit in einer Transitionsphase, in der wir quanten-unsichere klassische Kryptosysteme durch neue post-quantum Verfahren ersetzen. Die bisherige Forschung konzentriert sich dabei auf die Entwicklung neuer Algorithmen (zum Beispiel KEMs und Digitale Signaturen), welche als eins-zu-eins Ersatz für bestehende Verfahren genutzt werden können. Auch wenn dieser Ansatz für viele Anwendungen sinnvoll ist, so ist er für sich alleine genommen noch nicht ausreichend für eine erfolgreiche Post-Quantum Transition, da sich aus der Praxis noch weitere Anforderungen ergeben, die fundamentale theoretische Forschungsfragen aufwerfen: 1. Wie können wir Sicherheit gegen sogenannte Store-now-break-later Angriffe erreichen, ohne dabei auf einen langsamen Standardisierungs-Implementierungs-Deployment Prozess warten zu müssen? 2. Wie können wir kryptographische Agilität für Real-World Anwendungen erreichen, um einen einfachen Austausch von Algorithmen zu ermöglichen, falls Schwachstellen gefunden werden? 3. Wie können wir dies rückwärtskompatibel mit heutigen Geräten erreichen, um in Bereichen wie zum Beispiel e- Government oder Gesundheit keine Nutzer auszuschließen, die nicht über die neuesten State-of-the-Art Geräte verfügen? Diese drei Anforderungen sind essentiell für eine erfolgreiche Post-Quantum Transition, werden jedoch durch den klassischen Ansatz, neue Algorithmen erst zu entwickeln, dann zu standardisieren, dann zu implementieren und dann auszurollen nicht erreicht. In diesem Projekt werden neue, grundlegende Techniken erforscht, welche die oben genannten drei Herausforderungen der Post-Quantum Transition erreichen. Der Ansatz dafür ist eine neue Kategorie kryptographischer Protokolle zu betrachten, sogenannte Cross-Layer Protokolle. Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines grundlegenden Verständnisses dieser neuen Familie von kryptographischen Verfahren, welche einen wichtigen Baustein für eine erfolgreiche Post-Quantum Transition bereitstellen können. Cross-Layer Protokolle sind nicht als Ersatz für standardisierte post-quantenkryptografische Algorithmen oder Protokolle gedacht, sondern sie stellen ergänzende Werkzeuge dar, die die Sicherheitslücke während des laufenden Übergangs überbrücken und eine erhöhte Flexibilität, Agilität und Rückwärtskompatibilität bieten können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen