Post-quantum DNS: Verschlüsselung, die quantum computer übersteht

Post-quantum DNS bezeichnet den Schutz von Anfragen des Domain Name System durch eine Verschlüsselung, die Angriffen künftiger quantum computer standhalten soll. Das Domain Name System, kurz DNS, verarbeitet die Anfragen, mit denen Internetziele anhand ihres Namens gefunden werden. Die Verschlüsselung dieser Anfragen verhindert, dass sie während der Übertragung über ein Netzwerk offen gelesen werden können. Der Post-quantum-Schutz blickt weiter voraus und fragt, ob die für diese Verschlüsselung eingesetzten mathematischen Schutzmechanismen sicher bleiben, wenn leistungsfähige quantum computer in großem Maßstab verfügbar werden.

Die heute verwendete Verschlüsselung beruht auf mathematischen Problemen, die ein gewöhnlicher Computer praktisch nicht lösen kann. Diese Probleme machen abgefangene Informationen für Personen unbrauchbar, denen die Mittel zu ihrer Entschlüsselung fehlen. Deshalb können verschlüsselte Verbindungen DNS-Anfragen und anderen Internetverkehr selbst dann schützen, wenn diese Daten Netzwerke durchqueren, die nicht unmittelbar vom Nutzer kontrolliert werden. Der Schutz entsteht nicht dadurch, dass ein Abfangen physisch unmöglich gemacht wird, sondern dadurch, dass sich die erfassten Informationen praktisch nicht entschlüsseln lassen.

Ein quantum computer ist eine andere Art von Computersystem, das bestimmte mathematische Probleme auf eine Weise bearbeiten könnte, die gewöhnlichen Computern nicht zur Verfügung steht. Ein ausreichend leistungsfähiger quantum computer könnte daher Teile der heute genutzten Verschlüsselung gefährden. quantum computer, die in dem für diese Bedrohung erforderlichen Maßstab arbeiten, existieren jedoch noch nicht. Die derzeitige Verschlüsselung wurde nicht plötzlich gebrochen, und Post-quantum cryptography ist keine Notreparatur für einen bereits stattfindenden Angriff.

Die Sorge betrifft stattdessen Informationen, die heute verschlüsselt werden, aber auch in Zukunft noch wertvoll sein könnten. Bei einer als harvest now, decrypt later bekannten Strategie zeichnet ein Angreifer verschlüsselten Datenverkehr auf, ohne ihn heute verstehen zu können. Der Angreifer bewahrt diese Aufzeichnung in der Hoffnung auf, dass ein künftiger quantum computer die ursprüngliche Verschlüsselung überwinden und die Informationen Jahre später offenlegen kann. Das unmittelbare Erfassen und die spätere Entschlüsselung sind voneinander getrennte Ereignisse. Deshalb können künftige Rechenkapazitäten für Datenverkehr von Bedeutung sein, der bereits heute übertragen wird.

Post-quantum cryptography begegnet dieser Möglichkeit mit Verfahren auf Basis eines algorithm, also festgelegten mathematischen Anweisungen, die Angriffen durch quantum computer widerstehen sollen. Ziel ist es, Schutzmechanismen zu ersetzen oder zu verstärken, die in einer Zukunft mit quantum computer verwundbar werden könnten. Die Bezeichnung eines algorithm als Post-quantum bedeutet nicht, dass gerade ein Quantenangriff stattfindet. Sie bedeutet, dass der algorithm unter Berücksichtigung dieses künftigen Angriffsmodells entwickelt wurde.

Die Anwendung von Post-quantum cryptography auf DNS trägt dazu bei, die Vertraulichkeit von encrypted DNS-Anfragen gegen dieses längerfristige Risiko zu schützen. Eine DNS-Anfrage kann erkennen lassen, welches Internetziel ein Gerät aufzurufen versucht. Daher ist die Vertraulichkeit der Anfrage wichtig, auch wenn DNS nur einen Teil einer Onlineverbindung darstellt. Falls die Verschlüsselung dieser Anfrage später gebrochen werden könnte, könnte eine heute angefertigte Aufzeichnung künftig Informationen offenlegen, die zum Zeitpunkt der Erfassung nicht lesbar waren.

Dasselbe Problem betrifft Transport Layer Security (TLS), die Technologie zur Verschlüsselung von Daten während der Übertragung zwischen verbundenen Systemen. Wird Post-quantum-Schutz auf TLS angewendet, soll er die Vertraulichkeit des Datenverkehrs gegenüber künftigen Quantenangriffen bewahren. Da encrypted DNS zum Schutz von Anfragen während der Übertragung auf TLS beruhen kann, begegnet die Verstärkung von TLS und der DNS-Verbindung demselben langfristigen Risiko: Datenverkehr wird heute gesammelt, um ihn möglicherweise später zu entschlüsseln.

Für Websitebetreiber, Unternehmen und IT-Teams besteht die praktische Erkenntnis darin, Post-quantum DNS als Vorsorgemaßnahme und nicht als Beleg für eine gegenwärtige Krise zu betrachten. Bereits verfügbares encrypted DNS schützt Anfragen weiterhin davor, während der Übertragung offen gelesen zu werden. Post-quantum-Verfahren sollen dafür sorgen, dass dieser Schutz auch gegenüber einer künftigen Klasse von Computern wirksam bleibt. Teams, die Dienste bewerten, sollten klar zwischen der heute verfügbaren gewöhnlichen Verschlüsselung und einer ausdrücklichen Erklärung unterscheiden, dass ein Dienst Post-quantum cryptography unterstützt.

Ein derzeit sinnvoller praktischer Schritt ist die Nutzung eines privaten, sicheren DNS-Dienstes. AEU DNS bietet privates, sicheres DNS für alle. Allein diese Beschreibung sollte nicht als Behauptung verstanden werden, dass Post-quantum-Unterstützung vorhanden ist. Wer gezielt nach einem Schutz sucht, der quantum computer widerstehen kann, sollte die Dokumentation des jeweiligen Anbieters prüfen, statt davon auszugehen, dass jeder verschlüsselte Dienst ihn bereits verwendet.

Post-quantum DNS ist letztlich eine vorausschauende Datenschutzmaßnahme. Es soll DNS-Anfragen und TLS-Datenverkehr vor einer Bedrohung schützen, die entstehen könnte, wenn quantum computer eine ausreichende Größenordnung erreichen. Dazu gehört die Möglichkeit, dass heute aufgezeichnete verschlüsselte Informationen künftig entschlüsselt werden könnten. Es bedeutet nicht, dass groß angelegte Quantenangriffe derzeit möglich sind oder dass die heutige Verschlüsselung bereits versagt hat.