QuINSiDa - Quantenbasierte Infrastruktur Netze für sicherheitskritische drahtlose Datenkommunikation; Teilvorhaben BESCom Elektronik GmbH

Abstract

Das Verbundprojekt QuINSiDa (Quantenbasierte Infrastruktur Netze für Sicherheitskritische drahtlose Datenkommunikation) adressiert eine zentrale Lücke in der sicheren drahtlosen Kommunikation: die quantengesicherte Anbindung von Endnutzern in sicherheitskritischen Umgebungen. Bisherige Ansätze zur Quantenschlüsselverteilung (QKD, Quantum Key Distribution) beschränkten sich auf glasfasergebundene oder punkt-zu-punkt-gerichtete Verbindungen zwischen Infrastrukturknoten. Die flexible, drahtlose Versorgung von Endnutzern über einen quantengesicherten Kanal war zu Projektbeginn nicht demonstriert. Für kritische Infrastrukturen (KRITIS) wie Häfen, Flughäfen, Energieversorgung sowie für Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) entstehen durch aufkommende Quantencomputer langfristige Risiken für bestehende kryptographische Verfahren. Asymmetrische Schlüsselaustauschverfahren der Public- Key-Infrastruktur beruhen auf rechnerischer Komplexität und sind dadurch mittelfristig gefährdet. Der TETRA- Standard (Terrestrial Trunked Radio) wird in KRITIS-Betrieben häufig in nicht gehärteten Netzkonfigurationen betrieben, was zusätzliche Angriffsflächen erzeugt. Li-Fi (Light Fidelity) ermöglicht drahtlose optische Datenkommunikation über kurze Distanzen. Da optische Signale keine Wände durchdringen, lässt sich der Kommunikationsbereich räumlich klar abgrenzen, was ein strukturelles Sicherheitsmerkmal gegenüber funkbasierten Ansätzen darstellt. Im Rahmen von QuINSiDa wurde erstmals ein "QKD over Li-Fi"-System als integriertes Gesamtsystem in einer Campus- Netzwerkarchitektur entwickelt und demonstriert. Dabei fungiert Li-Fi als klassischer Datenkanal und ein PAT- gestützter (Pointing, Acquisition and Tracking) Freistrahlkanal als Quantenschlüsselkanal. Die Aufgabe von BESCom Elektronik GmbH im Verbund bestand darin, als marktnaher Industriepartner die Brücke zwischen technischer Systementwicklung und dem Anwendermarkt zu schlagen: Anwendungsfälle in KRITIS-Sektoren und BOS-nahen Organisationen zu identifizieren, Anforderungen zu erheben, diese in den Verbund einzubringen und die Demonstrationsaktivitäten zu koordinieren und durchzuführen.