NET 4/2023

38 www.net-im-web.de 4/23 Neuer Ansatz keine Wände und können so auf einen de- finierten Bereich ausgelegt werden. Damit erlaubt die Li-Fi-Technik die volle Ausnutzung der verfügbaren spektralen Datenbandbreite in diesemBereich ohne Störungen von außen. Unabhängig davon wird die neu- artige Technik der Quantenkryptografie weltweit vorangetrieben. Im Speziellen geht es hier um die Quantenschlüsselverteilung (QuantumKey Distribution –QKD), die es ermöglicht, einen kryptografischen Schlüssel zu verteilen, dessen Sicherheit informations- theoretisch bewiesen werden kann. Dies steht in Kontrast zu bestehenden krypto- grafischen Verfahren, deren Sicherheit auf rechnerischer Komplexität beruht und durch aufkommende Quantencomputer gefährdet wird. Bei der Quantenschlüsselverteilung werden beim Erzeugen der Schlüssel Quan- tenzustände in Form von Licht präpariert und zwischen den Teilnehmern im Netz ausgetauscht. Beim Empfang der Quan- tenzustände werden diese gemessen und nachbearbeitet, so dass auf beiden Seiten identische, aber gegenüber einem Angreifer geheime Schlüssel entstehen. Das Vorhaben QuINSiDa kombiniert erstmals beideTech- niken zu einem „QKD-over-Li-Fi“-System. Dies ermöglicht es, die bisher typischerweise eher imGebäude-zu-Gebäude-Szenario an- gedachte QKD auch bis zum Endnutzer zu tragen. „Intention des Projekts ist die Demonstration eines quantenbasierten Datenkommunikationsnetzes, das drahtlos und flexibel mehrere Endnutzer an eine sichere Backbone-Infrastruktur anschließt oder welches separat als sicheres Campus- netz eingesetzt werden kann“, sagt Imran Khan, Managing Director der Keequant GmbH. Dabei soll unter Nutzung eines flexiblen drahtlosenDatenkommunikations- netzes im Punkt-zu-Multipunkt-Szenario eine gleichzeitige Absicherung der einzel- nen Kommunikationskanäle auf Basis von Quantenschlüsseln gewährleistet werden. Anwendung der Technik Die Nutzung eines optischen Kommuni- kationsnetzes bietet im Gegensatz zu funk- basierten Ansätzen den Vorteil, dass jeder Teilnehmer, der sich im optisch drahtlosen Kommunikationskanal (Li-Fi-Kanal) an- meldet, auch für den Quantenkanal sichtbar ist. Damit ist sichergestellt, dass es auch zu einem sicheren Schlüsselaustausch kommen kann. Umden Li-Fi-Kanal und denQuanten- kanal voneinander zu trennen, werden dabei unterschiedliche Wellenlängen des Lichts verwendet. Diese Trennung lässt sich durch den Empfänger mithilfe einer entsprechenden optischen Filterung gegen Interferenzeinflüsse optimieren. Das vorgestellte Konzept eines quantenbasierten Infrastrukturnetzes für si- cherheitskritische, drahtlose Datenkommu- nikation ist ein völlig neuer interdisziplinärer Ansatz, der bisher weder in wissenschaftlichen Veröffentlichungen noch in aktuellenMarkt- lösungen vorgestellt wurde. Der Ansatz soll von den Projektpartnern vor allem im Hin- blick auf sicherheitskritische Anwendungen, wie z. B. die Ausstattung öffentlicher Versor- gungseinrichtungen, wie Banken, Kranken- häuser, Energieversorger, öffentliche Dienste, Telekommunikationsknoten und Regierungs- einrichtungen, untersucht werden. Hierbei wird besonderes Augenmerk auf die Sicherheit des Gesamtsystems bei gleichzeitiger, interdis- ziplinärer Integration von Netzmanagement- software, klassischer Kryptografie (Stichwort: Post-Quanten-Kryptografie), QKD-Technik und Li-Fi-Technik gelegt. Gleichzeitig ist das Projekt vor demHintergrund der technischen Souveränität für den Standort Deutschland von gesellschaftlicher Bedeutung. Am Ende des Projekts ist eine ent- sprechende Demonstration des Gesamt- systems geplant, die die Technologien im Verbund zusammenführen soll und damit bisher unerforschte und unerreichte Anwen- dungsfälle ermöglichen kann. Diese sollen im Anschluss an das Vorhaben durch die beteiligten Firmen verwertet und in die sicher- heitskritischen Anwendungen eingebracht werden. Durch den Endnutzerfokus ist eine breite Anwendung und damit ein sehr großes Markt- und Innovationspotenzial erkennbar. Die in den nächsten Jahren entstehende drastische Kostenreduktion in der QKD durch Produktion in mittleren Stückzahlen wird zudem eine breitereMarktdurchsetzung erlauben. www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme. de/projekte/quinsida Skizze für eine mögliche Netztopologie: QuINSiDa kombiniert die Li-Fi- und die Quantenschlüsselverteilungstechnik zu einem „QKD-over-Li-Fi“-System