Automotive-Entwicklung Quanten-Kryptografie: Neue Sicherheitskonzepte für Fahrzeuge

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Um die Sicherheit von vernetzten und automatisierten Fahrzeugen langfristig zu gewährleisten, integriert das vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) geförderte Projekt PARFAIT Post-Quanten-Kryptografie und Krypto-Agilität in Security-Konzepte.

Um die Sicherheit von vernetzten und automatisierten Fahrzeugen langfristig zu gewährleisten, will das vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt BMFTR (vormals BMBF) geförderte Projekt PARFAIT (Post-Quanten-Kryptografie für Automotive-Komponenten) Post-Quanten-Kryptografie (PQC) und Krypto-Agilität in Security-Konzepte der Automotive-Entwicklung integrieren. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC erforscht dabei Sicherheitsstrategien für Fahrzeugkomponenten, analysiert Schwachstellen und optimiert Verschlüsselungsverfahren. Ziel ist es, die Automobilindustrie auf die Herausforderungen der Zukunft vorzubereiten. Bis 2027 soll die Forschung praxistaugliche Lösungen liefern.

Quanten-Kryptografie für Verschlüsselung kritischer Infrastrukturen

Die zunehmende Vernetzung und Automatisierung von Fahrzeugen erhöht das Risiko von Cyberangriffen. Zudem könnten Quantencomputer heutige Verschlüsselungen brechen. Aktuelle Sicherheitskonzepte im Automobilbereich berücksichtigen diese Entwicklungen nur unzureichend, was zu Sicherheitslücken und einem Wettbewerbsnachteil für die deutsche Automobilindustrie führen kann. Seit 2022 fordert die Richtlinie R155 der UN-Wirtschaftskommission für Europa (UNECE) zudem ein langfristiges Sicherheitskonzept für Fahrzeugzulassungen.

Im Juni hat die EU eine Roadmap vorgestellt, die einen Wechsel zur quantensicheren Verschlüsselung für kritische Infrastrukturen bis 2030 und für alle anderen Anwendungen bis 2035 vorsieht. Um diesen Herausforderungen zu begegnen und die gesetzlichen Vorgaben zu erfüllen, müssen Automotive-Unternehmen Post-Quanten-Kryptografie (PQC) und Krypto-Agilität frühzeitig in die Entwicklung digitaler und elektronischer Fahrzeugkomponenten einfließen lassen. PQC umfasst Verfahren, die gegenüber Quantencomputer-Angriffen resistent sind, während Krypto-Agilität die flexible Anpassung von IT-Systemen an neue kryptografische Anforderungen ermöglicht.

Sichere Verfahren für den Einsatz von PQC

Ziel, des vom BMFTR (vormals BMBF) geförderten Projektes PARFAIT (Post-Quanten-Kryptografie für Automotive-Komponenten) ist es deshalb, sichere Verfahren und Methoden für den Einsatz von PQC und Krypto-Agilität für den Automobilbereich zu erforschen. Das Fraunhofer AISEC ist einer der acht beteiligten Einrichtungen aus Wirtschaft und Wissenschaft und unterstützt das Projekt mit Expertise aus der angewandten Cybersicherheitsforschung.

Schwachstellen-Analyse und optimierte Kryptografie-Verfahren

Das Fraunhofer AISEC identifiziert bei PARFAIT kryptografische Sicherheitsziele für Fahrzeuge, die mit PQC abgesichert werden sollen. Zudem analysiert es „record now, decrypt later“-Szenarien, die das heutige Abgreifen verschlüsselter Daten zur späteren Entschlüsselung mit Quantencomputern beschreiben, als Grundlage für spätere Sicherheitslösungen.

Die Expertinnen und Experten bewerten aktuelle Technologien zu Krypto-Agilität und hybriden Verfahren und ordnen sie passenden Anwendungsfällen zu. Sie prüfen, welche Verfahren sich für eine sichere Migration eignen, und entwickeln Migrationsstrategien für verschiedene Fahrzeugarchitekturen. Das Fraunhofer AISEC analysiert die PQC-Algorithmen aus den NIST-Wettbewerben hinsichtlich Performance und Speicherbedarf und erweitert die pqdb-Datenbank, die bei der Auswahl quantensicherer Kryptografie für Software-Migrationen hilft, um passende Algorithmen für Steuergeräte auszuwählen.

Strategien für die Integration von PQC in bestehende Systeme

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erweitern geeignete Protokolle aus dem Automobilumfeld und prüfen Schwächen bestehender Verfahren und Protokolle. Sie untersuchen Strategien, um PQC in bestehende Systeme zu integrieren, und bewerten die besten Lösungen für Leistung, Sicherheit und Kompatibilität. Zudem analysieren die Expertinnen und Experten die Eignung moderner kryptografischer Ansätze wie Proxy Re-Encryption, das heißt die Weitergabe verschlüsselter Daten, ohne dass der Vermittler (Proxy) den Klartext kennt, für den Einsatz im Automobilbereich.

Die Verbundpartner von PARFAIT sind: Denso Automotive Deutschland GmbH, Fraunhofer-Institut für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC, Freie Universität Berlin, Hochschule Darmstadt, Hochschule RheinMain, Infineon Technologies AG, Technische Universität Darmstadt, Vitesco Technologies Germany GmbH. Das Projektvolumen beträgt 5,63 Millionen Euro, die Förderung des Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt BMFTR liegt bei 4,05 Millionen Euro. Das Projekt PARFAIT läuft bis August 2027.

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