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Angriffsziel Mikrochips Quantensensoren sollen mögliche Seitenkanalangriffe identifizieren

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 3 min Lesedauer

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Agentur für Innovation in der Cybersicherheit GmbH
IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG
DMB Technics AG
Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Wie lassen sich Quantensensoren für einen Seitenkanalangriff auf Mikrochips einsetzen? Dieser Frage geht das Forschungsprojekt SCA-QS nach. Denn mit ihrer überlegenen Empfindlichkeit könnten Quantensensoren neue Angriffsvektoren aufdecken und die Sicherheitstechnologie grundlegend verändern.

Mit Quantensensoren sollen mögliche Seitenkanalangriffe auf Mikrochips besser identifiziert werden. Die im Jahr 2020 gegründete Cyberagentur unter Prof. Dr. Christian Hummert hat dazu das Projekt Seitenkanalangriffe mit Quantensensorik ins Leben gerufen.(Bild: Andreas Stedtler/Cyberagentur)
Mit Quantensensoren sollen mögliche Seitenkanalangriffe auf Mikrochips besser identifiziert werden. Die im Jahr 2020 gegründete Cyberagentur unter Prof. Dr. Christian Hummert hat dazu das Projekt Seitenkanalangriffe mit Quantensensorik ins Leben gerufen.
(Bild: Andreas Stedtler/Cyberagentur)

Mit dem ambitionierten Forschungsprojekt wird die Zukunft der Sicherheitstechnik erforscht. Zum Einsatz kommen Quantensensoren. Sie identifizieren neue Angriffsvektoren auf Mikrochips in sicherheitskritischen Umgebungen. Quantensensoren, bekannt für ihre überlegene Auflösung und Empfindlichkeit, könnten einen neuen Qualitätssprung in der Sicherheitsforschung und -technologie bedeuten.

Quantensensoren erfassen dank ihrer höheren Auflösung feinere Details von elektromagnetischen Emissionen oder anderen physikalischen Größen, die sich mit herkömmlichen Sensoren nicht detektieren lassen. Außerdem lassen sich schwächere Signale erkennen, die sonst im Rauschen untergehen würden.

Das Projekt Seitenkanalangriffe mit Quantensensorik (SCA-QS) ist in zwei Phasen unterteilt. Die erste Phase fokussiert sich darauf, die grundsätzliche Eignung von Quantensensorik für Seitenkanalanalysen zu überprüfen. Hierbei wird ein umfassender Vergleich zwischen den neuen Quantensensoren und herkömmlichen Methoden durchgeführt, um deren Potenzial und Effektivität zu bewerten. Eine detaillierte Dokumentation der Ergebnisse wird in einem Abschlussbericht festgehalten.

In der zweiten Phase sollen auf Basis der Erkenntnisse aus der ersten Phase vielversprechende Ansätze weiterentwickelt und in einem neuen Laboraufbau demonstriert werden. Dieser Proof of Concept soll die Anwendung der entwickelten Technologien in realen sicherheitskritischen Szenarien ermöglichen.

Was steckt hinter einem Seitenkanalangriff?

Seitenkanalangriffe (Side-Channel Attacks) sind eine Klasse von Angriffen auf kryptografische Systeme und andere sicherheitskritische Systeme, bei denen Angreifer unbeabsichtigt freigegebene Informationen nutzen, um an vertrauliche Daten zu gelangen. Diese Angriffe zielen nicht auf Schwachstellen in der theoretischen Sicherheit der Algorithmen ab, sondern auf die physikalischen Implementierungen.

Wissenschaftliche Zusammenarbeit und Vernetzung

Ein zentraler Aspekt des Projekts ist die Vernetzung von Experten aus der Quantensensorik und Seitenkanalangriffe. Das initiale Informations- und Partnering-Event hatte dafür am 10. Juni 2024 den Grundstein für einen langfristigen wissenschaftlichen Austausch und die Zusammenarbeit gelegt. Durch diesen interdisziplinären Ansatz sollen Synergien geschaffen und das gegenseitige Verständnis zwischen den beiden Forschungsbereichen gefördert werden.

Durch die Zusammenarbeit und den Austausch zwischen den bisher weitgehend getrennten wissenschaftlichen Gemeinschaften der Quantensensorik und der Seitenkanalangriffe wird eine neue Ebene der Sicherheitsforschung erreicht. Das Projekt fördert somit nicht nur technologische Innovationen, sondern auch die interdisziplinäre Zusammenarbeit zur aktiven Gestaltung der Zukunft der Sicherheitstechnologie.

Hintergrund: Cyberagentur

Die Agentur für Innovation in der Cybersicherheit GmbH (Cyberagentur) wurde im Jahr 2020 als vollständige Inhouse-Gesellschaft des Bundes unter der gemeinsamen Federführung des Bundesministeriums der Verteidigung und des Bundesministeriums des Inneren und für Heimat durch die Bundesregierung mit dem Ziel gegründet, einen im Bereich der Cybersicherheit anwendungsstrategiebezogenen und ressortübergreifenden Blick auf die Innere und Äußere Sicherheit einzunehmen.

Vor diesem Hintergrund bezweckt die Arbeit der Cyberagentur maßgeblich eine institutionalisierte Durchführung von hochinnovativen Vorhaben, die mit einem hohen Risiko bezüglich der Zielerreichung behaftet sind, gleichzeitig aber ein sehr hohes Disruptionspotenzial bei Erfolg innehaben können.

Die Cyberagentur ist Bestandteil der Nationalen Sicherheitsstrategie der Bundesrepublik Deutschland. Der Cyberagentur stehen Prof. Dr. Christian Hummert als Forschungsdirektor und Geschäftsführer sowie Daniel Mayer als kaufmännischer Direktor vor.

Neue Quantensensoren für Seitenkanalangriffe

Zu den wesentlichen Forschungsfragen gehören die Untersuchung der Potenziale neuer Quantensensoren für Seitenkanalangriffe, die Bewertung von relevanten Messgrößen und Parametern sowie die Identifikation neuer Angriffsvektoren, die durch verbesserte Sensoreigenschaften entstehen könnten. Zudem soll die Forschung die Problematik lösen, welche Quantensensorik-Ansätze geeignet sind, um mindestens die Funktionalität, Sensitivität und Auflösung bestehender Systeme zu erreichen oder sogar zu übertreffen.

Das angestrebte Technologiereifegrad (TRL) des Projekts bewegt sich zwischen den Stufen 3 und 4. Mit dieser zukunftsweisenden Forschung positioniert sich das SCA-QS-Projekt an der Spitze der technologischen Entwicklung und könnte wesentlich zur Erhöhung der Sicherheit von Mikrochips beitragen. (heh)

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