de.wedoany.com-Bericht: Das französische Labor für Elektronik und Informationstechnologie der Atomenergiekommission (CEA-Leti) hat durch die Untersuchung der Schnittstelle zwischen Licht und digitalen Signalen physikalische Schwachstellen in der praktischen Implementierung von Quantenschlüsselverteilungssystemen (QKD) aufgedeckt. Das dreijährige Carnot-Projekt SEQUENCES widmete sich speziell Seitenkanalangriffen auf die optoelektronischen Schnittstellen von QKD-Systemen. Im Gegensatz zur traditionellen Kryptographie und Post-Quanten-Kryptographie beruht die Sicherheit der Quantenkryptographie auf den Gesetzen der Quantenphysik, wobei ihre Schwachstellen hauptsächlich aus der physikalischen Implementierung und nicht aus mathematischen Algorithmen resultieren. Mikael Carmona, Leiter der Hardwaresicherheitsabteilung von CEA-Leti, wies darauf hin, dass die theoretisch absolute Sicherheit in der praktischen Systemimplementierung Schwachstellen einführen kann.
Das SEQUENCES-Projekt konzentrierte sich auf die Charakterisierung möglicher physikalischer Angriffe auf QKD-Systeme, insbesondere darauf, ob Seitenkanal-Beobachtungsangriffe die Vertraulichkeit der Schlüssel gefährden könnten. Die Forscher gehen davon aus, dass Schwankungen des Stromverbrauchs oder der elektromagnetischen Strahlung während der Photonendetektion und -verarbeitung die übertragenen Daten preisgeben könnten. Loïc Mangin, Forschungsingenieur bei CEA-Leti und Evaluator des hauseigenen ITSEF-Labors, erläuterte dieses Kernproblem ausführlich. Er erklärte, dass die Photonendetektion und -verarbeitung potenzielle Schwachstellen darstellen, da jedes Schlüsselverteilungssystem Photonen über Glasfasern zur Quantenkommunikation überträgt. Das Forschungsteam untersuchte, ob Seitenkanal-Beobachtungsangriffe unter Nutzung unbeabsichtigter physikalischer Strahlung die Schlüsselvertraulichkeit gefährden könnten, und analysierte den Zusammenhang zwischen Stromverbrauchsschwankungen oder elektromagnetischer Strahlung während der Photonendetektion und den übertragenen Daten.
Die zunehmende Verbreitung von QKD-Systemen hat eine vertiefte Erforschung ihrer Sicherheit vorangetrieben. Die optoelektronische Schnittstelle, die Photonensignale in die für die Schlüsselerzeugung erforderlichen digitalen Signale umwandelt, bildet eine einzigartige Angriffsfläche, die sich von den Schwachstellen der traditionellen Kryptographie unterscheidet. Die Überwindung solcher physikalischer Schwachstellen erfordert neue Sicherheitsbewertungsmethoden, während die wissenschaftliche Literatur diesem Bereich bisher nur sehr begrenzte Aufmerksamkeit geschenkt hat. Die Forschungsergebnisse des SEQUENCES-Projekts ergänzen die Inhalte des QCommTestbed-Programms und schaffen eine koordinierte nationale Testplattform für Quantentechnologien in Frankreich.
Die Durchführung des Projekts war in hohem Maße auf die Förderung durch das Carnot-Programm angewiesen. Carmona erklärte, dass diese Mittel für die Beschaffung von Quantenkryptographiesystemen, die für die Charakterisierung potenzieller physikalischer Angriffe entscheidend sind, unerlässlich waren. Die Forscher betonten, dass ein Angreifer, der Zugang zu einem QKD-System erlangt, durch physikalische Angriffe die Vertraulichkeit der erzeugten Schlüssel gefährden könnte, was die Bedeutung und Dringlichkeit von Sicherheitsbewertungen unterstreicht. Die Ergebnisse des Projekts stärken die Fähigkeit von CEA-Leti, QKD-Technologien bei deren Reifung zu bewerten, und leisten einen Beitrag zur industriellen und institutionellen Quantenkryptographie-Community.
