PQCEntwicklung

PQCEntwicklung bezeichnet die wissenschaftliche und technologische Arbeit zur Entwicklung quantenresistenter kryptografischer Systeme. Ziel ist es, Public-Key-Verfahren, Signaturen und Schlüsselaustausch so zu gestalten, dass sie auch gegen Angriffe durch Quantencomputer sicher bleiben. Hintergrund ist die Besorgnis, dass herkömmliche Systeme wie RSA oder ECC durch Quantenalgorithmen wie Shor kompromittiert werden könnten. Die PQC umfasst Forschung, Implementierung, Standardisierung und praktische Migration bestehender Systeme.

Die wichtigste Klassifikation von PQC-Algorithmen umfasst lattice-based, code-based, multivariate, hash-based sowie isogenie-basierte Ansätze. Beispiele: lattice-based Kyber (KEM) und Dilithium (Signatur), code-based Classic McEliece, multivariate Rainbow oder GeMSS, hash-based SPHINCS+ und XMSS, isogenie-basierte Konzepte wie SIDH/SIKE. Die Verfahren unterscheiden sich in Sicherheit, Schlüssel- und Signaturgrößen sowie Rechen- und Speicherbedarf.

Der Standardisierungsprozess wird international maßgeblich von NIST gesteuert. Seit 2016 bewertet NIST Kandidaten, prüft Sicherheitseinschätzungen, Effizienz und Implementierbarkeit. Im Verlauf haben sich mehrere Algorithmen als führende Optionen etabliert; Kyber und Dilithium gelten als zentrale KEM- bzw. Signaturalgorithmen, während SPHINCS+ hash-basierte Signaturen bietet. Andere Verfahren dienen als Alternativen oder für spezielle Anwendungsfälle.

Herausforderungen der PQC-Entwicklung umfassen Migration in bestehende Infrastrukturen, größere Schlüssel- und Signaturgrößen, Leistungs- und Energieaspekte, sowie Schutz gegen Seitenkanäle. Praktiken wie standardkonforme API-Schnittstellen, Interoperabilität und sichere Implementierungen sind zentrale Forschungs- und Praxisfelder. Langfristig zielt PQC darauf ab, sichere, effiziente und breit einsetzbare kryptographische Bausteine für das Post-Quanten-Zeitalter bereitzustellen.