Sichere PQC-Implementierungen, Kryptanalyse und Post-Quanten-Digitales Vertrauen

Erwartetes Ergebnis:

Es wird erwartet, dass die Vorschläge einen oder mehrere der folgenden Punkte beitragen:

• Praktische robuste Implementierungen von PQC-Schemata, die Implementierungsangriffen, einschließlich Seitenkanalangriffen, Fehlerangriffen und kombinierten Angriffen, standhalten können, sowie die Entwicklung automatisierter Tools zur Bewertung der Sicherheit von PQC-Implementierungen. Umfassende Richtlinien zur Implementierung von Gegenmaßnahmen gegen eine Vielzahl von Angriffen;
• Fortschritte im Verständnis der Quantenhärte mathematischer Problemklassen; neue Quantenalgorithmen und Verbesserungen in der Quantenprogrammierung und -implementierung; Methoden zur Sicherheitsvalidierung; Design von Post-Quanten-Schemata mit verbesserter Sicherheit gegen Quanten- und KI-basierte Angriffe;
• Post-Quanten-Schemata und -Protokolle zur Unterstützung datenschutzfreundlicher Anwendungen und Dienste, einschließlich der sicheren und privaten Nutzung elektronischer Identitäten. Entwicklung neuer digitaler Signaturen, Schlüsselkapselungsmechanismen und anderer Schemata oder Nutzung bestehender Schemata zum Aufbau neuer Verifikationsprotokolle.

Umfang:

Die Sicherung von PQC-Algorithmusimplementierungen ist entscheidend, um sich vor Implementierungsangriffen wie Seitenkanalangriffen, Fehlerangriffen und Kombinationen davon zu schützen, die durch Deep Learning verstärkt werden können. Aktuelle Gegenmaßnahmen verursachen erhebliche Overhead-Kosten, und es sind neue Ansätze erforderlich, um Sicherheit und Leistung in Einklang zu bringen. Formale Verifikationswerkzeuge und -methoden können dazu beitragen, dieses Ziel zu erreichen und maschinenlesbare Beweise zu liefern. Darüber hinaus sollte zur Stärkung des Vertrauens in PQC-Systeme deren Sicherheit bewertet werden, einschließlich der potenziellen Auswirkungen neuer Quantenalgorithmen oder neuer Optimierungen bestehender Algorithmen, auch in Kombination mit KI.

Ein weiterer wichtiger Forschungsbereich ist das digitale Vertrauen im Post-Quanten-Zeitalter, das die Umwandlung verschiedener Bereiche wie sichere Identitäten, Datenschutz, Zugang zu wesentlichen Diensten und Anwendungen wie Backup-Wiederherstellung, Browser-Erweiterungen und andere in vertrauenswürdige und zuverlässige Lösungen erfordert, und zwar durch neue Post-Quanten-Schemata und fortschrittliche Bausteine für datenschutzverbessernde Protokolle.

Vorschläge sollten einen der folgenden Technologiebereiche behandeln:

• Entwicklung von Lösungen zur Verhinderung von Implementierungsangriffen, die Sicherheit, Leistung und Kosten in Einklang bringen; Forschung zu neuen Angriffen, einschließlich KI-gestützter Angriffe und/oder Kombinationen von Angriffen, um ein sicheres Design zu ermöglichen; Schaffung von Testrahmen für automatisierte Sicherheitsbewertungen; Verbesserung formaler Verifikationsmethoden.
• Quantenhärteanalyse durch die Untersuchung der Auswirkungen neuer Quantenalgorithmen oder die Verbesserung bestehender Quantenalgorithmusimplementierungen sowie die Auswirkungen KI-gestützter Quantenangriffe; Analyse von Kryptanalyseergebnissen; Entwicklung neuer Post-Quanten-Schemata unter Verwendung der Informationen über die erzielten Fortschritte/Feinabstimmung von Parametersätzen.
• Entwicklung quantenresistenter Schemata und Protokolle zur Unterstützung datenschutzfreundlicher Anwendungen und Dienste, einschließlich elektronischer Identitäten, Verifikationsprotokolle und pseudonymisierter Zugriffsoptionen, Protokolle für die Attestierung und anonyme Attestierung für reale Szenarien, durch die Entwicklung neuer digitaler Signaturschemata und Schlüsselkapselungsmechanismen, die Entwicklung fortschrittlicher kryptografischer Schemata und die Verwendung bestehender Schemata in neuen Protokollen für Post-Quanten-Digitalidentitäts- und Digitalvertrauenssysteme.