Post-Quanten-Authentifizierung (PQC) beginnt jetzt

Was passiert mit Ihren Zugangsdaten, sollten die Verschlüsselungsalgorithmen RSA und ECC irgendwann ihre Schutzwirkung verlieren? Dieses Szenario ist real, denn Quantencomputing verändert die kryptografischen Grundlagen digitaler Identitäten.

Viele Authentifizierungsarchitekturen sind darauf jedoch nicht vorbereitet. Wer jetzt auf Kryptoagilität, hybride Migration und hardwarebasiertes Vertrauen setzt, schützt seine Zugänge von morgen.

Quantencomputing entwickelt sich von einem Forschungsthema zu einer strategischen Aufgabe für die IT-Sicherheit. Heutige Quantencomputer können RSA-2048 oder verbreitete Elliptic-Curve-Kryptografie nicht in praxisrelevantem Maßstab brechen.

Authentifizierungsinfrastrukturen sind jedoch auf lange Laufzeiten ausgelegt. Die Migration von Identity Providern, Relying Parties, Endgeräten, Zertifikaten, Sicherheitsschlüsseln und Governance-Prozessen dauert deshalb häufig Jahre.

Post-Quanten-Authentifizierung ist die Anpassung von Identity- und Access-Systemen an Kryptografie, die Angriffen durch klassische und leistungsfähige Quantencomputer widerstehen soll. Sie umfasst weit mehr als den Algorithmus beim Login: Dazu gehören die Ausgabe von Credentials, Schlüsselspeicherung, Geräte-Attestierung, Zertifikate, Token-Signaturen, Federation, TLS, Lifecycle-Management und Widerruf.

PQC ist nicht mit Quantenkryptografie gleichzusetzen. Post-Quanten-Verfahren laufen auf herkömmlicher Hardware und in bestehenden Netzen. Die Herausforderung besteht darin, neue Algorithmen in gewachsene Identity-Ökosysteme zu integrieren, ohne Interoperabilität, Benutzerfreundlichkeit oder Betriebsstabilität zu gefährden.

Klassische Computer verarbeiten Informationen in Bits. Quantencomputer arbeiten mit Qubits und können bestimmte mathematische Probleme grundlegend anders angehen. Das ist relevant, weil heutige Public-Key-Kryptografie auf Problemen beruht, die für klassische Computer extrem aufwendig sind: der Rivest-Shamir-Adleman-Algorithmus (RSA) beruht auf der Faktorisierung großer Zahlen und die Elliptic Curve Cryptography (ECC) auf dem diskreten Logarithmus elliptischer Kurven.

Ein ausreichend großer, fehlertoleranter Quantencomputer könnte diese Annahmen untergraben. Das bedeutet nicht, dass RSA und ECC heute gebrochen sind, sondern, dass Unternehmen ihre langfristige Sicherheit nicht als unveränderlich betrachten dürfen.

Die Standardisierung ist bereits vorangeschritten. Im August 2024 hat NIST die ersten drei zentralen PQC-Standards finalisiert: ML-KEM für den Schlüsselaustausch, ML-DSA für digitale Signaturen und SLH-DSA als zustandsloses hashbasiertes Signaturverfahren.

Die Standards sind ein wichtiger Meilenstein; die Umsetzung in Identity-Systemen bleibt jedoch eine mehrjährige Engineering- und Governance-Aufgabe. Swissbit verfolgt als europäischer Hersteller sicherer Speicher- und Authentifizierungslösungen alle drei Standards aktiv für die eigene Produktentwicklung.

Angreifer können verschlüsselte Informationen heute abgreifen und aufbewahren, bis zukünftige Systeme eine Entschlüsselung ermöglichen. Dieses Szenario, bekannt als „harvest now, decrypt later“, ist besonders relevant für Daten mit langfristigem Wert, etwa Behördeninformationen, geistiges Eigentum, Gesundheits- und Finanzdaten oder Informationen aus kritischen Infrastrukturen.

Auch Authentifizierung gehört zu diesem Risikobild, wobei es um mehr geht als das Entschlüsseln eines Passworts. Langlebige Zertifikate, verschlüsselte Credential Stores, archivierte Sessions, signierte Artefakte, Geräteidentitäten und Trust Anchors können über viele Jahre relevant bleiben. Werden ihre kryptografischen Grundlagen schwach, benötigen Unternehmen einen kontrollierten Migrationspfad, ohne die gesamte Identity-Infrastruktur neu aufzubauen.

Die neuen Algorithmusfamilien erfüllen unterschiedliche Aufgaben. ML-KEM etabliert gemeinsame Geheimnisse für sichere Kommunikation. ML-DSA und SLH-DSA erzeugen und prüfen digitale Signaturen. Schlüsselgrößen, Signaturgrößen, Performance und Implementierungsanforderungen unterscheiden sich von RSA und ECC.

Die Auswahl eines Algorithmus ist deshalb notwendig, aber nicht ausreichend. Sicherheitsanforderungen entwickeln sich weiter, neue Kryptoanalysen können entstehen, und Standards oder Zertifizierungsprofile können sich ändern. Die nachhaltige Antwort lautet Kryptoagilität: eine Architektur, die kryptografische Mechanismen einführen, kombinieren, aktualisieren und außer Betrieb nehmen kann, ohne die Anwendung neu zu entwerfen.

• Abhängigkeiten erfassen: Inventar für Algorithmen, Schlüssel, Zertifikate, Bibliotheken, Protokolle und Hardware-Trust-Anker aufbauen.

• Kryptografie von der Business-Logik trennen: Klare Schnittstellen schaffen, damit Algorithmen ohne Neuentwicklung der Anwendung austauschbar sind.

• Mehrere Suites unterstützen: Klassische, Post-Quanten- und hybride Verfahren in der Übergangsphase ermöglichen.

• Updates einplanen: Sichere Aktualisierung von Firmware, Bibliotheken, Richtlinien, Zertifikaten und Relying-Party-Konfigurationen vorsehen.

• Ablösung und Recovery definieren: Festlegen, wie verwundbare Algorithmen, Credentials und Geräte widerrufen und ersetzt werden.

Moderne Identity-Umgebungen kombinieren FIDO2 und Passkeys, PKI und X.509-Zertifikate, SAML, OAuth 2.0 und OpenID Connect, RADIUS, Kerberos, Betriebssystem-Login, zertifikatsbasierte Authentifizierung und Identity Federation. Jede Ebene erzeugt, signiert, prüft, überträgt oder schützt Vertrauen.

FIDO2 und Passkeys ersetzen gemeinsam genutzte Passwörter und bieten phishingresistente Authentifizierung. Sie beruhen aber weiterhin auf klassischer Public-Key-Kryptografie. Das gilt für die gesamte Kette: Registrierung, Authentifizierung, Federation und die TLS-Verbindungen zwischen Identity Providern und Relying Parties.

Vorsorge für die Post-Quanten-Ära lässt sich deshalb nicht in einem einzelnen Protokoll, Server oder Endgerät lösen. Die Migration muss die gesamte Vertrauenskette abdecken: Credential-Ausgabe, Geräteverwaltung, Recovery, Widerruf und Audit.

Hoffentlich kennt die Zielgruppe diese Abkürzungen/Begriffe. <abbr>-Tag wäre hilfreich, ansonsten Verlinkungen zu einem Glossar (sind nicht mehr SEO-relevant) oder separater Infokasten (aufwendig).

Hier werden zwei der oben aufgezählten Ansätze erklärt. Aber in den weiteren Sätzen kommen noch weitere neue Begriffe vor. Klingt ein bisschen, als wollte der Autor bewusst seine Expertise unterstreichen, ohne aufzuklären. Den ganzen Absatz sollten wir nochmal diskutieren.

Authentifizierung mit hohem Schutzniveau benötigt mehr als Softwarebibliotheken. Private Schlüssel und sensible kryptografische Operationen sollten, wo immer möglich, vom allgemeinen Betriebssystem isoliert werden. Hardware-Sicherheitsschlüssel und Secure Elements schaffen einen dedizierten Trust Anchor und reduzieren die Angriffsfläche für Phishing, Credential-Diebstahl, Malware und Remote-Kompromittierung.

Der Swissbit iShield Key 2 ist die aktuelle Hardware-Authentifizierungsplattform von Swissbit für phishingresistente FIDO2-Authentifizierung. Je nach Variante verbindet die Produktfamilie USB- und NFC-Konnektivität, eine Kapazität für bis zu 300 Passkeys und Funktionen wie PIV, HOTP/TOTP, FIPS 140-3 Level 3 sowie Technologien für den physischen Zutritt. Sichere Update-Funktionen unterstützen lange Gerätelebenszyklen und die Weiterentwicklung von Features. 

Diese Eigenschaften machen hardwarebasierte Authentifizierung zu einem wichtigen Baustein einer kryptoagilen Identity-Architektur. Hardware allein ist jedoch keine vollständige PQC-Strategie. Secure Element, Firmware, Protokoll, Management-Plattform und Relying Party müssen den gewählten Migrationsansatz gemeinsam unterstützen.

Für Geräteidentitäten und Embedded-Systeme bietet das Swissbit iShield HSM einen separaten Hardware-Trust-Anker zur geschützten Speicherung von Schlüsseln und Zertifikaten. Das ist relevant, wenn die Authentifizierungsroadmap neben Benutzern auch Maschinen und IoT-Geräte umfasst.

Die Umstellung auf PQC wird schrittweise erfolgen. Klassische und Post-Quanten-Algorithmen werden über Jahre nebeneinander bestehen, weil Unternehmen nicht gleichzeitig jedes Zertifikat, jedes Gerät, jeden Identity Provider, jede Relying Party und jede Protokollimplementierung ersetzen können.

Hybride Ansätze kombinieren klassische und Post-Quanten-Verfahren. So kann bestehende Interoperabilität erhalten bleiben, während quantenresistentes Vertrauen eingeführt wird. Die Kombination muss sorgfältig entworfen werden: Ein hybrides System ist nicht automatisch sicher, nur weil zwei Algorithmen enthalten sind. Protokollbindung, Schutz vor Downgrade-Angriffen, Zertifikatsformate, Performance und Fehlerbehandlung müssen getestet werden.

Wir entwickeln Post-Quanten-Kryptografie als Teil der langfristigen iShield-Key-Roadmap weiter. 2026 stellten wir eine iShield Key PQC Evaluation Platform vor, mit der ausgewählte Partner Authentifizierungsabläufe, Benutzererlebnis und Integration testen können, bevor Spezifikationen und Zertifizierungsprogramme abgeschlossen sind.

Gemeinsam mit Intercede haben wir zudem die aktive Entwicklung eines End-to-End-FIDO2-Passkey-Angebots mit PQC begonnen. Ziel ist ein zusammenhängender Migrationspfad von der Hardware über die Credential-Ausgabe bis zum Lifecycle-Management. Dabei handelt es sich um eine Evaluierungs- und Entwicklungsroadmap, nicht um die Aussage, dass jeder aktuell ausgelieferte iShield Key 2 bereits PQC-Algorithmen unterstützt. 

Ergänzend beschreiben wir in unserem Beitrag zur Post-Quanten-Kryptografie für Embedded Security, warum kryptoagile Hardware und sichere Update-Pfade für lange Produktlebenszyklen entscheidend sind.

1. Kryptografie kartieren. Erfassen Sie, wo RSA, ECC und zertifikatsbasiertes Vertrauen in FIDO2, PKI, TLS, Federation, Token-Signaturen, Attestation, Geräteidentitäten und administrativen Zugängen eingesetzt werden.

2. Laufzeiten und Auswirkungen bewerten. Priorisieren Sie Daten, Credentials und Geräte, die über viele Jahre vertrauenswürdig bleiben müssen oder in regulierten und kritischen Umgebungen eingesetzt werden.

3. Zielarchitektur definieren. Legen Sie kryptoagile Schnittstellen, freigegebene Algorithmus-Suites, Update-Pfade, Verantwortlichkeiten im Key Management und Recovery-Prozesse fest.

4. Hybride Interoperabilität testen. Validieren Sie Performance, Protokollverhalten, Zertifikatsverarbeitung, Downgrade-Schutz und operative Fehlerfälle über Anbietergrenzen hinweg.

5. Hardware-Trust stärken. Setzen Sie hardwaregeschützte Schlüssel dort ein, wo das Schutzniveau es erfordert, und prüfen Sie Updatefähigkeit, Secure-Element-Funktionen, Lieferkettentransparenz und Lifecycle-Support.

6. Kontrolliert migrieren. Pilotieren Sie mit besonders wertvollen Use Cases, messen Sie die operativen Auswirkungen, schulen Sie Administratoren und Nutzer, und dokumentieren Sie Rollback- sowie Widerrufsprozesse.