Post-Quanten-Kryptografie: Wie Docusign digitale Vereinbarungen für die Zukunft sichert

Post-Quanten-Kryptografie (PQC), auch bekannt als „quantensichere Kryptografie“ oder „quantenresistente Kryptografie“, mag wie etwas aus einem Science-Fiction-Film klingen, doch ihre Auswirkungen werden schnell zu einem realen Problem. Mit dem Fortschritt des Quantencomputings entsteht eine neue Art von Risiko für die kryptografischen Systeme, die der heutigen digitalen Wirtschaft zugrunde liegen.

Quantencomputer – Rechner, die „ Eigenschaften der Quantenmechanik nutzen, um auf fundamental andere Weise zu rechnen “ als die heutigen „klassischen“ Computer – haben das Potenzial, bestimmte Berechnungen weit über die Reichweite der bestehenden Technologie hinaus durchzuführen. Obwohl sie sich noch in der Entwicklung befinden, stellt ihre Fähigkeit, weit verbreitete, konventionelle kryptografische Algorithmen zu knacken, eine erhebliche Herausforderung für die zukünftige Sicherheit von Daten, Identitäten und digitalen Vereinbarungen dar.

Für Unternehmen geht dieser Wandel weit über theoretische Sicherheitsbedrohungen hinaus. Änderungen an den heutigen kryptografischen Grundlagen könnten langfristige Auswirkungen auf die Vertraulichkeit und Integrität von Daten, die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und die Dauerhaftigkeit des Vertrauens in digitale Transaktionen haben. Im Kontext von Docusign beispielsweise, wo digitale Vereinbarungen weiterhin das Rückgrat moderner Geschäftsabläufe bilden, stellt der Aufstieg des Quantencomputings nicht nur eine technische Hürde, sondern einen strategischen Wendepunkt dar.

Während es schwierig ist, genau vorherzusagen, wann kryptografisch relevante Quantencomputer Realität werden, haben Regulierungsbehörden wie die Europäische Kommission und das National Institute of Standards and Technology (NIST) das Jahr 2030 als entscheidenden Meilenstein für Organisationen festgelegt. Wie beginnen sie mit den Vorbereitungen für eine Post-Quanten-Zukunft? Dies erfordert ein Überdenken, wie Vertrauen im Laufe der Zeit aufgebaut und aufrechterhalten wird – genau der Bereich, auf den sich Docusign konzentriert.

Dieser Blog untersucht, was Quantencomputing für digitale Vereinbarungen bedeutet, warum Post-Quanten-Kryptografie wichtig ist und wie Docusign die Grundlagen dafür legt, Vereinbarungen heute und weit in die Quanten-Ära hinein zu schützen.

Was ist Quantencomputing?

Quantencomputing ist ein aufkommendes Computerparadigma, das die Prinzipien der Quantenphysik zur Informationsverarbeitung nutzt. Im Gegensatz zu klassischen Computern, die „Bits“ (kurz für „binary digits“) verwenden, die entweder als 0 oder 1 dargestellt werden, verwenden Quantencomputer „Qubits“, die in mehreren Zuständen gleichzeitig existieren können.

Mit anderen Worten: Quantencomputer sind in der Lage, bestimmte komplexe mathematische Probleme weitaus effizienter zu lösen als herkömmliche Systeme. Obwohl dieser Fortschritt erhebliche Vorteile bietet, stellt er auch eine Herausforderung für die kryptografischen Methoden dar, die die heutigen digitalen Kommunikationen und Interaktionen schützen. Ähnlich einem Generalschlüssel, der Schlösser öffnen kann, die zuvor als sicher galten, könnte ein ausreichend leistungsstarker Quantencomputer die mathematischen Probleme lösen, die den heutigen Verschlüsselungsstandards zugrunde liegen, und diese dadurch unwirksam machen.

Was ist Post-Quanten-Kryptografie (PQC)?

Das Verständnis des Aufkommens dieser technologischen Herausforderung hilft, den Rahmen dafür abzustecken, warum neue kryptografische Ansätze, insbesondere die Post-Quanten-Kryptografie (PQC), an Bedeutung gewinnen.

PQC ist der Name für quantenresistente Verschlüsselungstechnologien, die entwickelt wurden, um diesem Risiko proaktiv zu begegnen. Post-Quanten-Verschlüsselung basiert auf neuen kryptografischen Algorithmen, die speziell darauf ausgelegt sind, auch bei quantengestützten Angriffen sicher zu bleiben.

Sie wird oft als „quantenresistente“ Kryptografie bezeichnet, da sie dafür konzipiert ist, sowohl klassischen als auch quantenbasierten Bedrohungen standzuhalten. Infolgedessen beginnen Organisationen, die Migration zu diesen sichereren Algorithmen zu planen, um langfristigen Datenschutz zu gewährleisten.

Die Rolle der Quantenverschlüsselung beim Schutz digitaler Vereinbarungen

Digitale Vereinbarungen stützen sich auf einen Technologiestandard namens Public Key Cryptography (PKC, Public-Key-Kryptografie). Wenn Sie ein Dokument elektronisch signieren, stellen kryptografische Algorithmen sicher, dass die Unterschrift authentisch ist, das Dokument nicht manipuliert wurde und alle Parteien der Vereinbarung vertrauen können.

Heute werden diese Garantien durch PKC-Standards wie Rivest-Shamir-Adleman (RSA) und Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) gesichert. Obwohl diese Algorithmen gegen die heutigen Computerfähigkeiten robust sind, wurden sie nicht entwickelt, um der aufkommenden Bedrohung durch Quantencomputing standzuhalten, das auf fundamental anderen Prinzipien basiert.

Das bedeutet, die Quantenbedrohung ist nicht länger nur theoretisch. Es ist eine aufkommende Herausforderung, für die Regierungen, Organisationen und Standardisierungsgremien weltweit aktiv Pläne entwickeln. Beispielsweise hat die Europäische Union Anforderungen für die Migration hochriskanter Systeme weg von anfälliger Kryptografie bis 2030 festgelegt, während das NIST in den USA einen vollständigen Übergang zur Post-Quanten-Kryptografie bis etwa 2035 erwartet.

Trotz der unterschiedlichen Zeitpläne ist die Schlussfolgerung klar: Für alle langlebigen Daten innerhalb digitaler Vereinbarungen – Verträge, rechtliche Aufzeichnungen, Finanzvereinbarungen – ist es entscheidend, deren Integrität und Vertrauenswürdigkeit in einer Post-Quanten-Welt zu gewährleisten. Die Implementierung quantenresistenter Verschlüsselung ist heute unerlässlich, um digitale Vereinbarungen zu schützen und eine neue Vertrauensgrundlage zu schaffen.

Eine neue Vertrauensgrundlage schaffen durch Post-Quanten-Kryptografie

Das unmittelbarste Risiko ist bekannt als „Harvest Now, Decrypt Later“ (HNDL). Dies bezieht sich auf Angreifer, die verschlüsselte Daten heute sammeln und speichern, bis Quantencomputer zugänglich und leistungsfähig genug werden, um sie in der Zukunft zu entschlüsseln. Obwohl es derzeit keine praktischen kryptografisch relevanten Quantencomputer gibt, sammeln Angreifer und Betrüger bereits große Mengen sensibler Daten und zielen auf Informationen mit einer langen „Haltbarkeit“ ab, wie persönliche Daten, geistiges Eigentum und langfristige Verträge oder Vereinbarungen.

Daher ist die Minderung dieses Risikos für digital signierte Vereinbarungen, die viele Jahre Bestand haben und gültig sowie verteidigungsfähig bleiben müssen, zwingend erforderlich. Wenn Unternehmen heute ihre digitalen Vereinbarungen abschließen, ist das Risiko real, dass die darin enthaltenen sensiblen, verschlüsselten Daten von Angreifern gestohlen und gespeichert werden könnten, bis leistungsfähigere Quantencomputer verfügbar werden. Betrüger sammeln bereits langlebige Daten in Erwartung zukünftiger Quantencomputing-Fähigkeiten, die ältere Verschlüsselungsstandards brechen und diese Informationen offenlegen könnten.

Daher entwickeln Kryptografen neue PQC-Algorithmen, die speziell dafür konzipiert sind, Angriffen sowohl von klassischen als auch von Quantencomputern standzuhalten. Im Kontext digitaler Vereinbarungen ist eine der wichtigsten Entwicklungen die Einführung des Module Lattice-Digital Signature Algorithm (ML-DSA), eines quantenresistenten Verschlüsselungsalgorithmus, der voraussichtlich zu einem Eckpfeiler der Post-Quanten-Sicherheit werden wird. Einfach ausgedrückt bietet ML-DSA eine neue Möglichkeit, zu beweisen, dass ein digitales Dokument authentisch und nicht verändert wurde, selbst in einer Zukunft, in der Quantencomputer verfügbar sind.

Es ist jedoch anzumerken, dass PQC kein einzelner Schalter ist, der über Nacht umgelegt werden kann. Die Umstellung globaler Systeme, Ökosysteme und Vertrauensmodelle ist ein schrittweiser Prozess, der Zeit in Anspruch nimmt. Während sie PQC untersuchen, sollten Organisationen auch damit beginnen, HNDL als eine langfristige Bedrohung mit hohem Risiko in ihren Risikoregistern zu erfassen, da alle Daten mit einer langen Haltbarkeit gefährdet sind. Einfach ausgedrückt sind Vorbereitung und eine durchdachte Migration unerlässlich.

Wie Docusign sich auf die Post-Quanten-Ära vorbereitet

Um die schrittweise Umstellung unserer Kunden zu unterstützen und die langfristige Integrität ihrer digitalen Vereinbarungen zu gewährleisten, bereitet sich Docusign auf die Post-Quanten-Ära vor, indem es massiv in Forschung und Entwicklung (F&E) investiert, um neue Technologien schrittweise in seinen Technologie-Stack einzuführen.

Angesichts unserer Überzeugung, dass Vertrauen die Grundlage jeder Vereinbarung ist, ist es unerlässlich sicherzustellen, dass heute unterzeichnete Vereinbarungen auch in ferner Zukunft sicher, überprüfbar und durchsetzbar bleiben. Docusign ergreift proaktive Maßnahmen, um sicherzustellen, dass Vereinbarungen, die heute auf unserer Plattform unterzeichnet werden, auch in der „Quanten-Zukunft“ sicher und vertrauenswürdig bleiben.

Wir beabsichtigen dies durch die Einhaltung von drei Schlüsselprinzipien zu erreichen:

1. Frühzeitig planen

Abzuwarten, bis Quantencomputer voll ausgereift sind, ist keine Option. Das langfristige Risiko für bestehende und zukünftige Vereinbarungen besteht bereits heute. Die HNDL-Bedrohung ist sehr real und wirft Fragen über die langfristige Integrität digitaler Vereinbarungen auf. Als vertrauenswürdigstes Software- und Telekommunikationsunternehmen hat Docusign ein begründetes Interesse am Schutz der Daten seiner Kunden. Daher verfolgen wir aktiv aufkommende Standards, beteiligen uns am breiteren Ökosystem und beginnen, Systeme unter Berücksichtigung der Post-Quanten-Sicherheit zu konzipieren, um sicherzustellen, dass Kunden auf unserer Plattform Technologie nutzen, die ihre Vereinbarungen sowohl heute als auch in der Zukunft schützt.

2. Eine schrittweise Umstellung ermöglichen

Die Strategie von Docusign unterstützt hybride Kryptografie, die es sowohl traditionellen Algorithmen (wie RSA) als auch quantenresistenten Algorithmen (wie ML-DSA) ermöglicht, nebeneinander zu existieren. Dadurch können unsere Kunden in ihrem eigenen Tempo migrieren und gleichzeitig die Kompatibilität mit bestehenden Systemen, Arbeitsabläufen und Toleranzniveaus aufrechterhalten.

3. Vereinbarungen über die Zeit schützen

Um der Bedrohung „Harvest Now, Decrypt Later“ zu begegnen, entwickelt Docusign neue Sicherheitsfunktionen, die auf quantenresistenter Kryptografie und vertrauenswürdiger Zeitstempelung basieren. Diese Maßnahmen sind darauf ausgelegt, Vereinbarungen während ihres gesamten Lebenszyklus zu schützen, einschließlich Dokumenten, die ursprünglich mit älteren kryptografischen Methoden signiert wurden. Dadurch können mit heutigen Sicherheitsstandards abgeschlossene Vereinbarungen auch weiterhin von zukünftigen Fortschritten profitieren, was langfristigen Schutz gewährleistet, während sich kryptografische Technologie weiterentwickelt, und die Integrität und Vertrauenswürdigkeit signierter Vereinbarungen bewahrt.

Wie implementiert man Post-Quanten-Kryptografie?

Wie bereits erwähnt, ist die Implementierung der Post-Quanten-Kryptografie kein Prozess, der über Nacht abgeschlossen wird. Er beinhaltet die kontinuierliche Bewertung bestehender Systeme, die enge Zusammenarbeit mit Technologiepartnern, die regelmäßige Überwachung von Richtlinien und Aktualisierungen von Regierungsstellen wie NIST, die Identifizierung gefährdeter Kryptografie und die schrittweise Einführung quantenresistenter Algorithmen.

Als Docusign-Kunde profitieren Sie von einer Plattform, die sich aktiv auf den Übergang in eine Post-Quanten-Welt vorbereitet. Wir evaluieren bereits quantenresistente kryptografische Ansätze und aufkommende Standards wie ML-DSA, mit dem Fokus auf den Schutz der Integrität digitaler Vereinbarungen während ihres gesamten Lebenszyklus.

Durch die Zusammenarbeit mit Docusign und den heutigen Beginn dieser Reise können Sie einen proaktiven Ansatz verfolgen, um das Vertrauen in Ihre Vereinbarungen zu erhalten, langfristige Regulierungs- und Compliance-Ziele zu unterstützen und zur Gewährleistung der Geschäftskontinuität beizutragen, während sich kryptografische Standards und Computerfähigkeiten weiterentwickeln.

Um mehr darüber zu erfahren, wie Docusign sich auf die Quanten-Ära vorbereitet, wenden Sie sich bitte an unser Vertriebsteam.

Häufige Fragen zum Thema (FAQs)

Welche Verschlüsselung ist quantensicher?

Kryptografische Verfahren auf Basis mathematischer Gitter bieten heute den vielversprechendsten Schutz gegen Quantencomputer-Angriffe. Diese Algorithmen basieren auf komplexen mathematischen Problemen, die selbst leistungsstarke Quantensysteme nicht effizient lösen können.

Das NIST hat mehrere standardisierte Ansätze für die Post-Quantum Cryptography definiert:

• ML-KEM (Module-Lattice-Based Key Encapsulation): Für sicheren Schlüsselaustausch

• ML-DSA/Dilithium: Digitale Signaturen auf Gitterbasis

• SLH-DSA/SPHINCS+: Hash-basierte Signaturverfahren

Gitterbasierte Verschlüsselung wie CRYSTALS nutzt mathematische Strukturen, die auch der Grover-Algorithmus nicht durchbrechen kann. Symmetrische Verfahren wie AES bleiben mit längeren Schlüsseln ebenfalls quantensicher, da Quantencomputer hier nur eine begrenzte Beschleunigung erreichen.

Was ist Cloudbasierte cryptography und wie läuft die Migration ab?

Cloudbasierte Kryptografie ermöglicht Unternehmen die zentrale Verwaltung ihrer Verschlüsselungsinfrastruktur über Cloud-Services. Diese Technologie vereinfacht die komplexe Aufgabe der kryptografischen Schlüsselverwaltung erheblich.

Der Migrationsprozess beginnt mit einer umfassenden Bestandsaufnahme aller kryptografischen Systeme im Unternehmen. Experten identifizieren zunächst kritische Anwendungen und langlebige Datenbestände, die prioritär geschützt werden müssen.

Hybride Ansätze erweisen sich dabei als besonders praktikabel. Sie kombinieren bewährte klassische Verfahren mit neuen quantenresistenten Algorithmen, wodurch Organisationen schrittweise migrieren können. Die Fortschritte in der Entwicklung cloudbasierter Lösungen ermöglichen es, diese Transformation ohne Betriebsunterbrechungen durchzuführen.

Besonders bei der IT-Sicherheit langfristiger E-Mail-Archive und digitaler Vereinbarungen zeigt sich der Wert dieser strukturierten Herangehensweise.

Was ist Gitterbasierte Kryptographie?

Gitterbasierte Kryptographie nutzt die rechnerische Schwierigkeit bestimmter Probleme in mehrdimensionalen mathematischen Gittern als Sicherheitsfundament. Diese Verfahren beruhen auf der Tatsache, dass das Auffinden des kürzesten Vektors in hochdimensionalen Gitterstrukturen selbst für Quantencomputer praktisch unlösbar bleibt.

Die Sicherheit dieser Methode liegt in ihrer exponentiell ansteigenden Komplexität. Während ein zweidimensionales Gitter durch einfaches Betrachten analysiert werden kann, wird die Berechnung diskreter Logarithmen in hundertdimensionalen Räumen zur unüberwindbaren Herausforderung. Selbst fortschrittlichste Quantensysteme scheitern an dieser mathematischen Barriere.