Sicher gegen Angriffe von Quantencomputern Best Paper Award für Autorenteam um Prof. Eduard Jorswieck

Ein Paper zur Verschlüsselung bei der Glasfaserkommunikation hat einen IEEE ICC Best Paper Award gewonnen. Die Autoren sind Dr. Pin-Hsun Lin, Herr Paul Nowitzki und Prof. Eduard Jorswieck von der TU Braunschweig sowie Dennis Pohle und Prof. Jürgen Czarske von der TU Dresden. Die Auszeichnung wurde offiziell bei der IEEE International Conference on Communications (ICC) in Denver, USA, am 12. Juni 2024 übergeben.

Bei der Preisübergabe in den USA: Wenye Wang (North Carolina State University), Eduard Jorswieck (TU Braunschweig) und Matthew Valenti (West Virginia University). Bildnachweis: Monarch Event Photography

Die IEEE International Conference on Communications ist die größte und wichtigste internationale Konferenz der IEEE Communications Society. Im Bereich der Nachrichtentechnik gibt es weltweit keine größere und wichtigere Konferenz. In diesem Jahr wurden nur 15 Beiträge für einen Best Paper Award ausgewählt. „Wenn man bedenkt, dass in diesem Jahr 2.364 Beiträge eingereicht wurden, ist diese Auszeichnung in der Tat eine bedeutende Leistung“, sagt Prof. Eduard Jorswieck.

In dem ausgezeichneten Paper mit dem Titel „Secret Key Generation in Multi-Mode Fiber Channels: Channel Measurements and Achievable Rates“ geht es um die fundamentalen Grenzen der sicheren Schlüsselerzeugung mittels der Kommunikation über einen Glasfaserkanal. Die Glasfaser wird dabei klassisch verwendet und es werden keine Quanteneffekte ausgenutzt. Trotzdem ist der erzeugte Schlüssel auch gegenüber Angriffen von Quantencomputern sicher.

Das Paper ist das Ergebnis einer interdisziplinären Kooperation zwischen der Nachrichtentechnik (TU Braunschweig) und der Messtechnik (TU Dresden). Die Messtechnik konnte im Experiment sogenannte Multi-Mode-Fiber-Kanäle vermessen. Diese Messdaten liefern die Basis für die Berechnung der sicheren Schlüsselrate durch die Nachrichtentechnik. Besonders bemerkenswert ist, dass der Angreifer, der direkt die Glasfaserverbindung anzapft und Licht umleitet, nicht ausreichende Informationen erhält, um den Schlüssel zu berechnen.

Das jetzt beschriebene Verfahren stellt eine effiziente und skalierbare Alternative zur Quantum-Key-Distribution (Quantenschlüsselaustausch, kurz QKD). In beiden Ansätzen erhalten die legitimierten Kommunikationspartner einen sicheren Schlüssel, um Daten abhörsicher zu übertragen. Bei QKD werden Quanteneffekte in der Glasfaser dafür ausgenutzt. Der Ansatz von Jorswieck et al verwendet klassische Kommunikationstechnik über die Glasfaser.

Das Multi-Mode-Verfahren erlaubt zum Beispiel die sichere Erzeugung von Schlüsseln über Glasfaserverbindungen, mit denen Basisstationen im Mobilfunk angeschlossen sind. Aber auch sehr lange optische Kabelverbindungen können verwendet werden, um sichere Schlüssel zu generieren, ohne einen Quanten-Repeater zu benötigen. Banken mit Filialen in verschiedenen Ländern oder Regierungseinrichtungen in verschiedenen Ländern können auf diese Weise sichere Schlüssel generieren, die dann für eine vertrauliche und authentifizierte Kommunikation verwendet werden.

Originalpublikation:

P.-H. Lin, P. Nowitzki, E. Jorswieck, D. Pohle, „Secret Key Generation in Multi-Mode Fiber Channels: Channel Measurements and Achievable Rates“, IEEE ICC 2024