Der Wettlauf um post-quanten-Hardware: Intel, Nvidia und IBM bereiten Chips vor, die Quantencomputern widerstehen

Harvest now, decrypt later: Die Quantenbedrohung ist nicht länger aufschiebbar

Das Problem hat einen präzisen Namen: harvest now, decrypt later. Sensible Daten können heute abgefangen und gespeichert werden, um später entschlüsselt zu werden, wenn Quantencomputer leistungsfähig genug sind, um aktuelle kryptografische Verfahren zu brechen. Man muss nicht warten, bis diese Computer existieren: Der Schaden beginnt jetzt, still und leise. Die auf RSA und ECC basierende asymmetrische Kryptografie, die zum Schutz digitaler Signaturen und des Schlüsselaustauschs über öffentliche Netze eingesetzt wird, gilt als anfällig für Quantenangriffe. Das US‑NIST hat darauf reagiert, indem es 2024 die ersten Post‑Quanten‑Kryptografie‑Algorithmen standardisiert hat, die solchen Angriffen widerstehen sollen. Doch die Standardisierung ist nur der Ausgangspunkt: Der Übergang zu Hardware, die diese Algorithmen beschleunigen kann, dauert Jahre.

Intel beschleunigt bei den Xeon 6 und peilt 2029 vollständige Abdeckung an

Intel hat begonnen, in den Server‑Prozessoren Xeon 6 PQC‑fähige Unterstützung bereitzustellen. Das kündigte Anand Pashupathy, Vice President und General Manager für Product Assurance and Security bei Intel, im April auf der Google Cloud Next an. Die Botschaft ist direkt: Jetzt schützen, nicht erst in drei Jahren. Die Umstellung aller Intel‑Chips auf PQC‑Konformität wird mehrere Jahre dauern. Die neuen Algorithmen werden mit anderen Verfahren wie AES koexistieren, um sowohl Quanten- als auch Standard‑Webverkehr zu verarbeiten. Das Unternehmen will den standardmäßigen AES‑Internetverkehr schützen, indem es die Handshakes mit PQC und Hardware‑Beschleunigung verstärkt.

Pashupathy gab an, dass die Abdeckung von Generation zu Generation zunehmen werde und das Unternehmen bis 2029 bereit sein werde. In der Zwischenzeit ist AES‑256 bereits in der Intel‑Hardware beschleunigt und sollte eingesetzt werden, um Angriffe durch Sammeln und spätere Entschlüsselung zu verhindern. Intel wird weiterhin Beschleunigung für asymmetrische Kryptografie bereitstellen und die Beschleunigung von PQC‑Algorithmen in den kommenden Plattformgenerationen ausbauen.

Nvidia bringt PQC ins Confidential Computing

Nvidia integriert die Post‑Quanten‑Standards in die Sicherheitsebenen, die dem Confidential Computing zugrunde liegen. Das erklärte Daniel Rohrer, Vice President of Software Security bei Nvidia, ebenfalls auf der Google Cloud Next. In diesen Ebenen werden Vertrauen und Attestierung für den sicheren Datenaustausch hergestellt. Die Implementierung erfolgt jetzt, da die NIST‑Standards verabschiedet sind, sowohl in der Hardware als auch in anderen Funktionen. Der Schritt zielt darauf ab, die Mechanismen, die die Integrität und Vertraulichkeit der Verarbeitungs‑Enklaven gewährleisten, quantenresistent zu machen.

IBM hat mit dem Mainframe z16 den Weg geebnet

IBM war das erste Unternehmen, das Beschleuniger für Post‑Quanten‑Kryptografie in Hardware einführte. Das Verdienst gebührt dem Mainframe z16, der 2022 auf den Markt kam. Seitdem hat das Unternehmen die Firmware aktualisiert, um die Konformität mit den PQC‑Standards des NIST zu gewährleisten. Dieses Detail ist wichtig: Auch bereits im Produktivbetrieb befindliche Systeme können per Firmware‑Update verbessert werden, ohne ersetzt werden zu müssen. Das ist jedoch keine universelle Lösung.

Asymmetrisch versus symmetrisch: Die langen Vorlaufzeiten der Hardware

Um die Herausforderung zu verstehen, muss man zwei Familien der Kryptografie unterscheiden. PQC ist asymmetrisch: Sie verwendet Paare aus öffentlichen und privaten Schlüsseln und ist darauf ausgelegt, Quantenangriffen zu widerstehen. RSA und ECC, ebenfalls asymmetrisch, gelten dagegen als anfällig. AES‑256 ist eine symmetrische Technologie mit einem einzigen Schlüssel, die zur Verschlüsselung großer Datenmengen wie Internetverkehr eingesetzt wird und laut Nelly Porter, Director of Product Management für GCP Confidential Computing and Encryption, quantenresistent ist.

Hardware‑Kryptografie ist schneller als Software, aber die Implementierung in Produkten dauert Jahre. Das NIST veröffentlichte AES im Jahr 2001, der Standard trat 2002 in Kraft, erschien aber erst 2010 in AMD- und Intel-Chips. Diese Lehre gilt auch für PQC: Selbst mit verabschiedeten Standards und angekündigten Roadmaps wird die flächendeckende Verbreitung nicht sofort erfolgen.

Die Gegenmaßnahmen: AES‑256 verwenden, Firmware aktualisieren und nicht aktualisierbare Hardware ersetzen

Die bekannten Gegenmaßnahmen drehen sich um wenige konkrete Punkte. PQC in Handshakes und Chips einführen und mit AES koexistieren lassen. AES‑256 verwenden, das bereits in Intel-Hardware beschleunigt ist, um Angriffe durch Sammeln und spätere Entschlüsselung zu verhindern. Die Firmware bestehender Systeme – wie des IBM Mainframe z16 – auf die PQC-Standards des NIST aktualisieren. Eine vollständige Hardware-Bewertung durchführen und nicht aktualisierbare Geräte wie alte Netzwerkgeräte ersetzen.

Jack Gold, Principal Analyst bei J. Gold Associates, warnt, dass die Aktualisierung der Chips mit PQC nur der Anfang ist. Es bedarf einer umfassenden Hardware-Bewertung. Viele Infrastrukturen mit integrierter Kryptografie lassen sich schwer aktualisieren oder, wie alte Netzwerkgeräte, gar nicht. In solchen Fällen bleibt nur der Austausch.

Porter fügt ein Moment der Dringlichkeit hinzu: Unternehmen müssen sofort damit beginnen, ihre Systeme zu schützen. Jedes ungeschützte und nicht quantenresistente sensible Bit und Byte kann jetzt gespeichert und entschlüsselt werden, wenn Quantencomputer verfügbar sind. Es gibt keinen CVSS-Score für diese Art von Bedrohung, aber die Priorität wird als hoch beschrieben. Die Hardware-Umstellung dauert mehrere Jahre: Für Intel wird die vollständige Abdeckung erst 2029 erreicht. Der richtige Zeitpunkt, um zu beginnen, ist laut den Herstellern jetzt.