Richtigstellung zu Quantencomputing und RSA-Verschlüsselung

Dieser Blog wurde erstmals im Jahr 2024 veröffentlicht und wurde inzwischen aktualisiert.

Können Quantencomputer die RSA-Verschlüsselung knacken? Derzeit noch nicht in einem praktischen, realistischen Sinne. Die Quantencomputertechnik stellt zwar ein zukünftiges Risiko für die Public-Key-Kryptografie dar, doch Behauptungen, dass heutige Quantencomputer die moderne RSA-Verschlüsselung knacken können, müssen im richtigen Kontext betrachtet werden.

Zunächst einmal ist es wichtig zu klären, dass es sich bei der RSA-Verschlüsselung um einen öffentlichen kryptografischen Standard handelt und nicht um ein Produkt von RSA Security. Der Algorithmus steht zwar in Verbindung mit unseren Gründern und hat denselben Namen wie unser Unternehmen, ist jedoch ein öffentlicher Standard (FIPS 186-5) und nicht im Besitz von RSA Security oder mit RSA Security verbunden.

Da die RSA-Verschlüsselung zur Sicherung der digitalen Kommunikation im Internet beiträgt, muss das Quantenrisiko ernsthaft eingeplant werden. Sicherheitsverantwortliche müssen jedoch auch die aktuellen Risiken im Blick behalten, darunter den Diebstahl von Zugangsdaten, unzureichende Multi-Faktor-Authentifizierung (MFA), Social Engineering, unkontrollierten Zugriff und die wachsende Bedrohung durch KI.

Die RSA-Verschlüsselung ist ein Verfahren der Public-Key-Kryptografie, das zur Sicherung der digitalen Kommunikation eingesetzt wird. RSA steht für Rivest, Shamir und Adleman, die drei Forscher, die den Algorithmus 1977 vorgestellt haben.

Der RSA-Algorithmus verwendet einen öffentlichen Schlüssel zum Verschlüsseln von Informationen oder zum Verifizieren einer digitalen Signatur und einen privaten Schlüssel zum Entschlüsseln von Informationen oder zum Erstellen dieser Signatur. Dieses Modell ermöglicht es zwei Systemen, Vertrauen aufzubauen, ohne zuvor einen geheimen Schlüssel austauschen zu müssen.

Daher ist die RSA-Verschlüsselung für sichere Internetverbindungen, digitale Zertifikate, Authentifizierungsprotokolle, Software-Signaturen und andere Funktionen der Cybersicherheit von Bedeutung, die auf vertrauenswürdiger Kommunikation beruhen.

Quantencomputer könnten langfristig einige weit verbreitete Systeme der Public-Key-Kryptografie gefährden, darunter auch die RSA-Verschlüsselung. Das bedeutet jedoch nicht, dass heutige Quantencomputer die moderne RSA-Verschlüsselung in praktischen Cybersicherheitsumgebungen knacken können.

Grundlage vieler aktueller Bedenken ist eine im Mai 2024 von Forschern der Universität Shanghai veröffentlichte Arbeit, in der eine Methode zur Faktorisierung von ganzen Zahlen mit einer Länge von bis zu 50 Bit vorgestellt wird, die auf einer innovativen Kombination aus quantenmechanischen und klassischen Algorithmen und Techniken basiert. Da die RSA-Verschlüsselung zum Teil auf der rechnerischen Schwierigkeit der Faktorisierung großer Primzahlen beruht, haben einige spekuliert, dass diese Techniken weiterentwickelt werden könnten, um den Algorithmus letztendlich zu knacken.

Nach einigen anfänglichen reißerischen Schlagzeilen zu diesem Thema haben einige Medien die Berichterstattung korrigiert. In Forbes, Craig Smith schrieb, dass der von der Universität Shanghai skizzierte Prozess "eher schrittweise Schritte als einen paradigmatischen Durchbruch darstellt, der die derzeitigen kryptographischen Standards überflüssig macht". Unter Der Quanten-InsiderMatt Swayne stellte fest, dass das Verfahren zwar einen technischen Meilenstein darstellt, aber weit davon entfernt ist, die hochsicheren Verschlüsselungsalgorithmen zu knacken, die heute in Militär- und Finanzsystemen verwendet werden.

Diese Unterscheidung ist entscheidend. Forschungsfortschritte sind wichtig, aber das Ausrechnen einer kleinen ganzen Zahl im akademischen Umfeld ist nicht dasselbe wie das Knacken der 2048-Bit-RSA-Verschlüsselung, die in realen Systemen zum Einsatz kommt.

Das Problem bei den oben beschriebenen Behauptungen ist, dass das Faktorisieren einer 50-Bit-Ganzzahl weit davon entfernt ist, die in modernen Implementierungen des RSA-Algorithmus verwendete 2048-Bit-Verschlüsselung zu knacken. Aber gerade wie weit ist für das menschliche Gehirn schwer zu begreifen, da die Verschlüsselungsstärke exponentiell mit Schlüssellänge.

Zur Veranschaulichung stellen Sie sich einen Koffer mit einem dreistelligen Schloss und 1.000 möglichen Kombinationen vor. Fügen Sie nur ein weiteres Zifferblatt hinzu und die Komplexität steigt zehnfach bis 10.000 Kombinationen. Stellen Sie sich nun einen Koffer mit 2.048 Ziffernblättern vor. Selbst mit binären Bits wird die Zahl so groß, dass die in dieser Arbeit vorgestellten Methoden ein Vielfaches des Alters unseres Universums benötigen würden, um eine Lösung zu finden. Bedrohungsakteure haben in der Regel kürzere Fristen.

Dieses exponentielle Wachstum ist der Grund, warum eine 2048-Bit-Verschlüsselung nicht direkt mit einer 50-Bit-Faktorisierungsdemonstration verglichen werden kann. Die Forschungsergebnisse mögen zwar zeigen, dass sich sowohl quantenbasierte als auch klassische Verfahren weiterentwickeln, sie belegen jedoch nicht, dass die derzeitige RSA-Verschlüsselung geknackt wurde.

Obwohl auf diesem Gebiet weiterhin stetige Fortschritte erzielt werden, ist es wichtig zu beachten, dass die Quanteninformatik nach wie vor durch große technische Herausforderungen eingeschränkt ist und noch viele gewaltige technische Hürden überwinden muss, bevor eine praktische Anwendung der Technologie möglich sein wird. Forscher schätzen, dass zum Knacken eines einzigen 2048-Bit-RSA-Schlüssels ein groß angelegter, fehlertoleranter Quantencomputer mit Millionen physikalischer Qubits erforderlich wäre. Aktuelle Quantensysteme sind noch weit von diesem Niveau an praktischer kryptografischer Leistungsfähigkeit entfernt. 

Zudem beinhalten die neuesten, von Forschern der Universität Shanghai dokumentierten Methoden eine Kombination aus Quanten- und klassischen Rechentechniken. Solange diese Abhängigkeit von klassischen Techniken nicht beseitigt ist, wird diese Methode an ihre physikalischen Grenzen stoßen, lange bevor sie auf 2048 Bit skaliert werden kann.

Für Sicherheitsverantwortliche ist die Schlussfolgerung klar: Es lohnt sich, sich auf Quantencomputer vorzubereiten, doch sie sollten nicht als unmittelbare Bedrohung betrachtet werden. Die heute verfügbaren Quantencomputer verfügen nicht über die praktischen kryptografischen Fähigkeiten, die erforderlich wären, um eine 2048-Bit-RSA-Verschlüsselung in der Praxis zu knacken.

Auch wenn Quantencomputer derzeit vielleicht keine unmittelbare Bedrohung darstellen, sollten Unternehmen sie dennoch nicht außer Acht lassen. Das National Institute of Standards and Technology (NIST) bat die Öffentlichkeit erstmals um Vorschläge für Strategien zur Entwicklung von Standards für die Post-Quanten-Kryptografie im Jahr 2016 und hat im Jahr 2024 seine ersten drei Standards für die Post-Quanten-Kryptografie fertiggestellt: FIPS 203, FIPS 204, und FIPS 205. Das NIST arbeitet zudem weiter an weiteren Post-Quanten-Standards, darunter FIPS 206.

Das ist das richtige Vorgehen für Unternehmen: sich gezielt vorbereiten, ohne die Quanteninformatik als unmittelbare Krise zu betrachten. Sicherheitsteams sollten die NIST-Leitlinien verfolgen, sich darüber im Klaren sein, wo in ihren Umgebungen quantenanfällige Kryptografie zum Einsatz kommt, und die künftige Umstellung auf postquantene Kryptografie planen.

In der Zwischenzeit hat das NIST zudem erklärt, dass 2048-Bit-RSA-Schlüssel mindestens bis 2030 weiterhin ausreichenden Schutz bieten sollten. Unternehmen sollten sich weiterhin an die bewährten Verfahren hinsichtlich Schlüssellänge und Schlüsselrotation halten, um die Sicherheit ihrer Verschlüsselung zu gewährleisten.

Darüber hinaus bietet der RSA-Algorithmus durch erweiterte Schlüssellängen bereits eine integrierte Lösung. Während heute 2048-Bit-Schlüssel gängig sind, unterstützen moderne Webbrowser bereits größere 4096-Bit-Schlüssel, falls dies erforderlich sein sollte.

Für die meisten Organisationen sind die nächsten praktischen Schritte klar:

• Bestandsaufnahme der Bereiche, in denen Public-Key-Kryptografie in Anwendungen, der Infrastruktur, Cloud-Diensten, Zertifikaten und Systemen von Drittanbietern zum Einsatz kommt.
• Verfolgen Sie die NIST-Standards für postquantenkryptografie und die Migrationsleitfäden der Anbieter.
• Sorgen Sie für strenge Verfahren zur Schlüsselverwaltung, Schlüsselrotation und zum Zertifikatslebenszyklus.
• Vermeiden Sie es, ungeprüfte kryptografische Änderungen ohne ein klares Risikomodell übereilt umzusetzen.
• Legen Sie den Schwerpunkt auf Sicherheitsmaßnahmen, die bereits heute aktive Risiken mindern, insbesondere identitätsbasierte Angriffe.

Quantencomputing verdient zwar langfristige Beachtung, doch die meisten Unternehmen sind mit unmittelbareren Cybersicherheitsrisiken durch identitätsbasierte Angriffe konfrontiert. Cyberkriminelle benötigen keine Quantencomputer, um Nutzer zu kompromittieren, schwache Sicherheitsmaßnahmen zu umgehen oder unkontrollierten Zugriff auszunutzen.

Gesundheitswesen ändern wurde durch gestohlene Zugangsdaten kompromittiert und verfügte nicht über MFA aktiviert auf einigen seiner Konten. Verstreute Spinne überzeugte IT-Helpdesk-Mitarbeiter, die MFA-Anmeldedaten zu deaktivieren oder zurückzusetzen, um einen Ransomware-Angriff zu starten. Und Koloniale Pipeline wurde unter anderem aufgrund eines verwaistes VPN-Konto.

Das Quantencomputing erfordert umfangreiche Mittel und Ressourcen. Das war bei diesen Datenverstößen nicht der Fall. Stattdessen stützten sie sich auf klassische Angriffe wie Social Engineering, passwortbasierte Authentifizierung und Unternehmen, die nicht im Auge behalten, wer Zugriff auf was hat. Das sind die Risiken, die die Aufmerksamkeit und das Handeln der Unternehmen erfordern, nicht das Quantencomputing.

Aus diesem Grund spielt die Identitätssicherheit nach wie vor eine zentrale Rolle für die Cybersicherheit in Unternehmen. Starkes MFA, passwortlose Authentifizierung, Zugriffssteuerung, Lebenszyklus-Kontrollen und Zero-Trust-IAM helfen Unternehmen dabei, die Risiken zu minimieren, die Angreifer derzeit aktiv ausnutzen.

Verschlüsselung trägt dazu bei, das digitale Vertrauen zu schützen. Identitätssicherheit hilft dabei, festzulegen, wer unter welchen Bedingungen Zugriff erhält und ob dieser Zugriff auch langfristig angemessen bleibt. Unternehmen benötigen beides, doch gerade im Bereich der Identitätssicherheit erzielen viele Angreifer heutzutage Erfolge.

Quantencomputer könnten langfristig dazu führen, dass Unternehmen verschlüsselte Kommunikation, digitale Signaturen und andere kryptografische Systeme anders schützen müssen. Aus diesem Grund sollten Sicherheitsverantwortliche die Standards der Post-Quanten-Kryptografie befolgen und mit der Planung einer langfristigen Umstellung beginnen.

Aber man sollte sich nicht unnötig Sorgen machen. Die RSA-Verschlüsselung wurde von den heutigen Quantencomputern noch nicht geknackt, und die dringendsten Cybersicherheitsrisiken sind bereits Realität. Unternehmen sollten sich auf Quantenrisiken vorbereiten und gleichzeitig die Identitätskontrollen verstärken, die Nutzer, Anwendungen, Daten und kritische Systeme bereits heute schützen.

RSA ID Plus unterstützt Unternehmen dabei, den sicheren Zugriff mithilfe von MFA zu verbessern, passwortlose Authentifizierung, sowie robuste Authentifizierungsfunktionen in Cloud-, Hybrid- und lokalen Umgebungen, und RSA ID Plus Sovereign-Bereitstellung ermöglicht es ihnen, umfassende Funktionen für das Identitäts- und Zugriffsmanagement in Private-Cloud-, On-Premises- und Air-Gapped-Umgebungen zu integrieren. Entdecken Sie diese RSA-Lösungen und erfahren Sie, wie strengere Identitätskontrollen dazu beitragen können, die Risiken zu verringern, die Angreifer heute ausnutzen.