Startseite > Halbleiter > Key Management System für quantensichere Netzwerke

Zukunftssichere Kommunikation

Key Management System für quantensichere Netzwerke

28. November 2025, 8:58 Uhr | Heinz Arnold

Das Fraunhofer IPMS hat ein neues Key Management System (KMS) speziell für den Einsatz in quantensicheren Netzwerken entwickelt. Dieses System verbessert den Austausch von geheimen Schlüsseln und sorgt dafür, dass Daten sicher über große Netzwerke verteilt werden können.

▶ Diesen Artikel anhören

Traditionelle Methoden zur Schlüsselverteilung, wie RSA und Diffie-Hellman geraten angesichts der Rechenpower kommender Quantencomputer zunehmend unter Druck. Um diese Bedrohung zu umgehen und eine sichere digitale Kommunikation zu gewährleisten, nutzt die KMS-Software des Fraunhofer IPMS die Technologie der Quantenschlüsselverteilung (QKD), die auf der Basis von Quantenprinzipien beruht.

Einzelne Punkt-zu-Punkt-Verbindungen lassen sich damit zu einem skalierbaren, sicheren Netzwerk verbinden, wodurch kryptografische Schlüssel symmetrisch und kontrolliert über mehrere Knoten und Domänen verteilt werden können. Das System schafft so eine zusätzliche, end-to-end-kontrollierte Sicherheits- und Kommunikationsschicht für besonders kritische Infrastrukturen. QKD ermöglicht nicht nur einen sicheren Schlüsselaustausch, sondern erkennt auch jegliche Abhörversuche und sorgt dafür, dass jede Störung sofort den beteiligten Parteien gemeldet wird. Die Einbindung von QKD in eine Cybersicherheitsstrategie bietet daher den bestmöglichen Schutz vor potenziellen Quantenbedrohungen.

Besonderheiten des Fraunhofer IPMS KMS

»Unser Key Management System ist das Herzstück komplexer QKD-Netze«, erklärt Dr. Alexander Noack vom Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS). »Es koordiniert Schlüsselanforderungen, erzeugt physikalisch gesicherte Schlüssel, verteilt sie zuverlässig und verwaltet ihren Lebenszyklus.« Die zentrale Steuerung über eine moderne, containerbasierte Architektur ermöglicht eine transparente, flexible und effiziente Verwaltung selbst großer Netzwerke. Dank ihrer hohen Skalierbarkeit lässt sich die Plattform sowohl in Forschungs- und Demonstrationsumgebungen als auch in großen Multi-Knoten-Netzwerken einsetzen.

Mit dem zu ETSI GS QKD 014 konformen System will das Fraunhofer IPMS einen wichtigen Meilenstein für die sichere Kommunikation der Zukunft setzen. Leistungsfähige Quanten-Zufallsquellen sorgen für höchste Sicherheitsstandards, während eine QKD-verschlüsselte Kommunikationsschicht den Schlüsselaustausch selbst über öffentliche Netze absichert. Für die zukünftige Vernetzung mehrerer QKD-Domänen entwickelt das Fraunhofer IPMS derzeit eine Inter-Domain-Schnittstelle über Shared Trusted Nodes, die eine nahtlose Interoperabilität und Netzwerkerweiterung ermöglicht.

Anwendungsmöglichkeiten und Nutzen

Das KMS-System vom Fraunhofer IPMS befähigt Telekommunikations- und Metro-Netze, kritische Infrastrukturen wie Energie, Verkehr und Gesundheit, Rechenzentren und Cloud-Dienste sowie Behörden-, Forschungsnetze und Industrie 4.0 Umgebungen, eine Quantenschlüsselverteilung von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen auf Netzwerkebene auszuweiten. So können Unternehmen oder Behörden mehrere Standorte gleichzeitig absichern, ohne für jede Verbindung eigene Punkt-zu-Punkt-Leitungen aufzubauen.

»Die Leistungsfähigkeit unseres Systems haben wir bereits im Projekt QuNET+MOBIXHAP erfolgreich unter Beweis gestellt, wobei verschiedene Szenarien von einfachen Labornetzwerken bis hin zu komplexen Topologien berücksichtigt wurden. Darüber hinaus ermöglicht unsere in Entwicklung befindliche Inter-Domain-Schnittstelle sichere Kommunikation über Domänengrenzen hinweg und schafft Investitionssicherheit für den Q-Day«, sagt Dr. Noack.