MuQuaNet – das Quanten-Internet im Großraum München

Quantum Key Distribution (QKD, Verteilung von Quantenschlüsseln) ist ein Verfahren, das die physikalischen Eigenschaften der Quantenmechanik nutzt, um zwei oder mehr Parteien einen gemeinsamen, sicheren Schlüssel für die Kommunikation zur Verfügung zu stellen. 

Sichere Kommunikation über das Internet ist eine wesentliche Voraussetzung für eine vertrauensvolle Zusammenarbeit in allen Bereichen unserer Gesellschaft. Anwendungen, Daten, Nachrichten, Telefonate oder E-Mails sind vor dem Zugriff unbefugter Dritter im Internet zu schützen. Leistungsfähige, universelle Quantencomputer, die bereits in ersten Testversionen verfügbar sind, würden praktisch alle heute eingesetzten Public-Key-Verschlüsselungs- und Schlüsselaustauschverfahren unsicher machen. Quantum Key Distribution (QKD, Verteilung von Quantenschlüsseln) ist ein Verfahren, das die physikalischen Eigenschaften der Quantenmechanik nutzt, um zwei oder mehreren Parteien einen gemeinsamen, sicheren Schlüssel für die Kommunikation zur Verfügung zu stellen.

Die Sicherheit der Quantenschlüsselverteilung basiert auf bekannten physikalischen Gesetzen und nicht wie bei klassischen Verfahren auf Annahmen über die Schwierigkeit des zu lösenden Algorithmus (diskretes Logarithmus Problem). Die Sicherheit der QKD-Verfahren ergibt sich aus der Tatsache, dass der die Schlüsselübertragung abhörende Angreifer bemerkt wird und sogar die Menge der von ihm abgegriffenen Informationen gemessen werden kann.


Projektlaufzeit: 01.10.2020 bis 31.12.2024


Use Case 1: Zivile Anwendung ADRIAN

Ziel der Anwendung ADRIAN (Authority-Dependent Risk Identification and Analysis in online Networks) ist, automatisiert ausgewählte Apps zu überwachen und deren gesammelte Daten zu analysieren, mit Social-Media-Profilen zu korrelieren und Personennetzwerke/-cluster zu bilden, um potenzielle Ziele zu identifizieren und ihr Gefährdungspotenzial aufgrund der gegeben Datenlage einzustufen. Da sich auf diese Weise im Rahmen der Datenanalyse und Wissensgewinnung („Processing“) ein sog. Digitaler Zwilling rekonstruieren lässt, werden äußerst sensible Daten generiert. Werden diese Daten noch mit weiteren (u.a. für Sicherheitsbehörden oder militärische Dienststellen) eingestufte Daten korreliert, lässt sich eine Gefährdungsplausibilität für entsprechende Personen(gruppen) oder Standorte abschätzen. Um diese oben genannten Ziele zu erreichen, werden Methoden des Information Retrievals, insbesondere der semantischen Suche, mit Ansätzen aus der forensischen Linguistik kombiniert, sowie Verfahren zur Netzwerkanalyse und Clusterbildung eingesetzt, um neuartige Bewertungsfunktionen für die Abschätzung von gefährdeten Zielen (Personen, Orte, etc.) auf Basis der Informationspreisgabe im Web 2.0 zu entwickeln. Die hieraus generierten Erkenntnisse bedürfen aufgrund des Risikos einer hochsicheren Verschlüsselung bei der Übermittlung an andere Dienste. Die sichere Verschlüsselung wird mit QKD realisiert.


Use Case 2: Militärische Anwendung

In diesem Anwendungsfall sollen Sicherheitsanforderungen im Rahmen der Fernwartung von militärischen Plattformen, insbesondere bei im Einsatz befindlichen Systemen, exemplarisch untersucht werden. Dazu werden die bei der Implementierung der QKD-Satellitenkommunikation gewonnenen Erfahrungen genutzt. Der Schwerpunkt liegt auf der sicheren Kommunikation, daher werden die notwendigen Sensordaten als anonymisierte Testdatensätze zur Verfügung gestellt. Als beispielhaftes Szenario dient das Update der Firmware eines eingebetteten, militärischen Systems mittels sicherer Fernwartung über das QKD-Netz.

Projektleitung

Prof. Dr. Udo Helmbrecht
Universität der Bundeswehr München
Forschungsinstitut CODE
www.unibw.de/code

Projektbeteiligte

Universität der Bundeswehr München
Fakultät für Informatik
Forschungsinstitut Cyber Defence (CODE)
Professur für Data Science

Prof. Dr. Michaela Geierhos
www.unibw.de/code

Universität der Bundeswehr München
Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik
Institut für Raumfahrttechnik und Weltraumnutzung

Prof. Dr.-Ing. Roger Förstner
Tel.: +49 89 6004-3570
E-Mail: raumfahrt@unibw.de
www.unibw.de/lrt9

Universität der Bundeswehr München
Fakultät für Informatik
Forschungsinstitut CODE
Professur für Usable Security und Privacy

Prof. Dr. Florian Alt
go.unibw.de/usec

Universität der Bundeswehr München
Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Institut für Informationstechnik

Prof. Dr. Andreas Knopp
www.unibw.de/eit

Universität der Bundeswehr München
Fakultät für Informatik
Forschungsinstitut Cyber Defence (CODE)
Geschäftsbereichsleiter Cyber Defence

Dr. Nils gentschen Felde
E-Mail: felde@unibw.de
www.unibw.de/code