Der Weg zur quantensicheren Hardware
Das Max-Planck-Institut für Sicherheit und Privatsphäre ist Teil der neuen Open-Source-Initiative Pavona
Auf den Punkt gebracht
- Quantenresistente Verschlüsselungsverfahren sind derzeit nicht ohne Weiteres für die Massenimplementierung in Spezialhardware verfügbar.
- Pavona ist ein neues Open-Source-Silizium-Ökosystem, das von GlobalPlatform betrieben wird und eine Gemeinschaft aus Branchenführerinnen und -führern sowie bedeutenden akademischen Einrichtungen zusammenbringt. Ziel ist es, die Entwicklung von „Secure-by-Design“-modularem Silizium durch wiederverwendbare Bausteine, offene Zusammenarbeit und serienreife Grundlagen zu beschleunigen.
- Das Max-Planck-Institut für Sicherheit und Privatsphäre tritt Pavona als eines der Gründungsmitglieder bei, um die Integration unserer Forschungsergebnisse auf kommerziellem Niveau sicherzustellen.
Die zunehmende Bedrohung durch Quantencomputer hat weltweit die Entwicklung quantenresistenter Verschlüsselungsverfahren vorangetrieben. Inzwischen wurden mehrere dieser Verfahren standardisiert und bereits in zahlreichen Anwendungen implementiert – von Internetdiensten bis hin zu sicheren Messaging-Plattformen. Forschende des Max-Planck-Instituts für Sicherheit und Privatsphäre waren maßgeblich an der Entwicklung der Verfahren Kyber (ML-KEM), Dilithium (ML-DSA) und SPHINCS+ (SLH-DSA) beteiligt.
Während Softwarelösungen für Post-Quanten-Kryptografie zunehmend verfügbar sind, bleibt insbesondere Spezialhardware weiterhin anfällig für Angriffe durch zukünftige Quantencomputer. Um dieser Herausforderung zu begegnen, beteiligt sich das Max-Planck-Institut für Sicherheit und Privatsphäre an einer internationalen Open-Source-Silizium-Initiative zur Integration quantenresistenter Verfahren in hardwarebasierte Sicherheitslösungen.
Im Zentrum dieser Initiative steht Pavona – ein von GlobalPlatform betriebenes Open-Source-Silizium-Ökosystem. Ziel ist es, die Entwicklung sicherer und modularer Hardwareplattformen durch wiederverwendbare Komponenten, offene Zusammenarbeit und produktionsreife Technologien zu beschleunigen. Pavona vereint Industrieunternehmen und führende Forschungseinrichtungen, um „Secure-by-Design“-Ansätze in der Hardwareentwicklung voranzutreiben.
Für die Forschenden des Instituts eröffnet die Zusammenarbeit die Möglichkeit, direkt mit Expertinnen und Experten aus dem Bereich Hardware-Sicherheit zusammenzuarbeiten und Forschungsergebnisse gezielt auf praktische Anwendungen auszurichten. Gleichzeitig profitieren industrielle Partner von wissenschaftlich fundierten Lösungen für zukünftige Sicherheitsanforderungen.
Ein aktuelles Beispiel für diese Kooperation ist die gemeinsame Arbeit von ZeroRISC, dem Max-Planck-Institut für Sicherheit und Privatsphäre, dem Fraunhofer AISEC sowie der Academia Sinica. Die Partner präsentierten kürzlich Ergebnisse eines mehrjährigen Hardware-Software-Co-Design-Projekts, das deutliche Leistungssteigerungen für die neuen Post-Quanten-Algorithmen ML-KEM und ML-DSA auf eingebetteter Hardware zeigt. Die entwickelten Lösungen erreichen eine sechs- bis neunfache Beschleunigung sowie eine Verbesserung der maximalen Betriebsfrequenz um bis zu 75 Prozent – bei nahezu unveränderten Flächenkosten.
„Unsere Zusammenarbeit im Bereich der Post-Quanten-Kryptografie für Pavona zeigt eindrucksvoll, welches Potenzial das Open-Source-Silizium-Modell bietet: wissenschaftlich begutachtete Forschung mit einem direkten Weg in die industrielle Anwendung“, erklärt Peter Schwabe, wissenschaftlicher Direktor am Max-Planck-Institut für Sicherheit und Privatsphäre.
Hintergrundinformationen
Pavona ist ein von GlobalPlatform gehostetes Open-Source-Silizium-Ökosystem, das wiederverwendbare Hardwarekomponenten, produktionsorientierte Werkzeuge, zertifizierungsnahe Entwicklungsprozesse und offene Community-Strukturen miteinander verbindet. Ziel ist es, die Entwicklung sicherer und vertrauenswürdiger Hardwarelösungen nachhaltig zu beschleunigen. Weitere Informationen, Quellcode, Dokumentation und Beispielanwendungen stehen unter www.pavona.org zur Verfügung.
