Seitenkanalangriffe mit Quantensensorik (SCA-QS)

Hintergrund

Seitenkanalangriffe (side channel attacks, SCA) sind Angriffe, die das Ziel haben, an versteckte Informationen zu gelangen, Eigenschaften von Programmroutinen aufzudecken oder kryptografische Systeme physisch zu implementieren. Dabei können Informationen wie Passwörter, Chiffrierschlüssel oder andere sensible Daten auf elektronischen Chips aufgedeckt werden, indem physische Merkmale des Systems wie der Stromverbrauch, elektromagnetische Emissionen oder die zeitliche Abfolge von Vorgängen im Betrieb analysiert werden. Die Angriffe können auch dazu verwendet werden, Sicherheitsmaßnahmen, insbesondere konkrete Verschlüsselungen, zu umgehen und stellen daher eine Bedrohung für die Vertraulichkeit von Daten dar. Für diese Angriffe können verschiedene Arten von Sensoren verwendet werden.

Unter Quantensensoren versteht man jegliche Sensoren, die Eigenschaften der Quantenmechanik nutzen, um die Präzision in ihrem vorgesehenen Einsatzbereich zu optimieren und Grenzen klassischer Sensoren zu übertreffen. Sie werden vielfältig eingesetzt, z.B. in Mikroskopen, bei Systemen zur Positionsbestimmung (gefangene Atome / Ionen), in der Kommunikation (Photonik), bei der Messung elektromagnetischer Felder (NV-Zentren, Atome, SQUIDs), in der Seismologie und der Zeitmessung (Atomuhren). Dabei erreichen sie Genauigkeiten, die teils weit über klassischen Sensoren liegen.

Zielstellung

Das Forschungsprojekt „Seitenkanalangriffe mit Quantensensorik“ (SCA-QS) verfolgt das Ziel, potenzielle neue Angriffsvektoren auf Mikrochips durch Quantensensoren aufzuzeigen. Quantensensorik (QS) bietet prinzipiell die Möglichkeit, physikalische Messgrößen mit höherer Auflösung, Empfindlichkeit oder anderweitig besser zu messen. Evaluiert werden soll daher die Tauglichkeit unterschiedlicher physikalischer Quantensensorik-Ansätze für Seitenkanalangriffe (SCA – side channel attacks) auf Mikrochips, die zudem vergleichend auch mit aktuellen Verfahren analysiert werden. Zudem sollen im Rahmen des Projektes Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus den Bereichen Quantensensorik und Seitenkanalangriffe vernetzt werden, um einen langfristigen Austausch zu ermöglichen. Das angestrebte Technology Readiness Level (TRL) zum Projektende liegt technologieabhängig bei 3 bis 4.

Disruptive Risikoforschung

Das Projekt verbindet zwei Bereiche, die ansonsten keine Schnittmenge haben: den der klassischen Seitenkanalanalyse und den der Quantensensorik. Im Rahmen des Projektes sollen diese miteinander in Austausch gebracht werden, um zusammen das Potenzial der Quantensensorik für neuartige Seitenkanalangriffe zu erforschen.

Abteilung und Referat

Schlüsseltechnologien, Quantentechnologien

Kontakt

sca-qs@cyberagentur.de