Sichere Kommunikation – aktueller denn je

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen nicht nur den Bedarf an effizienter Verschlüsselung und Informationssicherheit, sie eröffnen auch einen großen Markt für ökonomische Wertschöpfung. Ein weites neues Anwendungsfeld von Kryptografie findet sich im autonomen Fahren – hier kann manipulierte Kommunikation sogar Menschenleben gefährden.

Verkehrssysteme und Cyberangriffe

Da straßengebundene Verkehrsinfrastruktur für lange Zeitabschnitte ausgelegt wird, müssen die dabei verwendeten Technologien auch dafür vorgesehen sein. Die derzeit gängige asymmetrische Kryptografie, also die Verschlüsselung mit einem privaten und einem öffentlichen Schlüssel, kann einer Verkehrsinfrastruktur der Zukunft mit autonomen Fahren nicht ausreichend hohe Sicherheit der drahtlosen Kommunikation gewähren und Cyberangriffe wären so möglich.
Das Problem liegt dabei vor allem in der langfristigen Sicherheitsbeurteilung bei den Verfahren zur Schlüsselverteilung, Datenintegrität und Objekt-Authentizität. Quantenkryptografie als möglicher hervorragender Teilersatz, die die gewünschte Sicherheit garantieren kann, ist jedoch teuer und im autonomen Fahren durch die Vielzahl an Objekten nicht anwendbar.

Hochfrequent, hochsicher?

Einen potentiellen physikalischen Lösungsweg bietet die Kryptografie mittels hochfrequenter Funkübertragung. Doch auch diese Technologie hat ihre Tücken, vor allem wenn es um ausreichende Schlüsselentropie, Abhörbarkeit, Objekt-Authentizität und größere Entfernungen geht. KIF untersucht speziell diese Aspekte und thematisiert  die rasche hochsichere Schlüsselerzeugung bei einer großen Anzahl sich schnell bewegender Objekte.  Außerdem wird die Telekommunikation über große Entfernungen untersucht. Für große Entfernungen, bei denen nicht mehr auf der Reziprozität aufgebaut werden kann, müssen noch zusätzliche Verfahren erforscht werden, die unter anderem auf Mustererkennung und enger Bindung der beiden Kommunikationspartner basieren.

Das Projekt KIF erforscht hochsichere Verfahren zur Erzeugung und Verteilung von kryptografischen Schlüsseln, die auf Funkmessdaten und sonstigen Daten beruhen, und integriert dabei geeignet ein auch für ressourcenschwache Prozessoren effizientes Post-Quanten-Kryptoverfahren. Die Verfahren sollen die notwendige Entropie des Schlüssels, eine hochsichere Objekt-Authentizität, Datenintegrität und Vermeidung der Abhörbarkeit garantieren und sowohl für kleine, als auch für große Entfernungen geeignet sein. Diese Kriterien werden ganz gezielt auf bestimmte Umstände im Kontext des autonomen Fahrens abgestimmt, also eine große Anzahl an rasch wechselnden Objekten mit Geschwindigkeit.