Krypto-Agilität: einen Algorithmus tauschen ohne Umbau der Bank

Krypto-Agilität ist die Fähigkeit, die Kryptografie eines Systems zu wechseln, ohne das System darum herum neu zu entwerfen. In einem agilen Entwurf ist der Algorithmus eine Konfigurationsentscheidung hinter einer Schnittstelle. In einem starren steckt er verteilt im Code, fest in einer Protokollversion, eingebacken in ein gespeichertes Satzformat oder in einem Hersteller-Gerät, an dem sich nichts ändern lässt.

Die Post Quantum Cryptography Working Group von FS-ISAC formuliert das Ziel schlicht: die Geschäftsfortführung zu ermöglichen, falls bestehende Kryptografie gebrochen oder geschwächt wird. Diese Formulierung ist bewusst gewählt, denn sie stellt das Thema vor ein Management, das kein Kryptografieprojekt finanziert, eine Geschäftsfortführung aber schon. NIST liefert die Normenseite, und die praktische Arbeit in einer Bank besteht darin, den Wechsel billig zu machen, bevor er nötig ist.

Das erste Ergebnis ist ein Verzeichnis: welche Algorithmen im Einsatz sind, wo, wofür, mit welchen Schlüssellängen und wer jede Nutzung verantwortet. Das ist mühsam und es ist das ganze Projekt, denn jede späte Entscheidung hängt daran. Schwer sind die Stellen, die niemand dokumentiert hat: ein Zertifikat in einem Hersteller-Produkt, eine Signaturroutine in einem Stapeljob aus den Neunzigern, eine Algorithmuswahl, die eine Protokollversion festlegt, auf der ein Vertragspartner besteht.

Die Bestandteile, die die Darstellung von PQShield zum FS-ISAC-Papier über Krypto-Agilität in der Finanzbranche nennt, sind genau dieses Verzeichnis, der Umgang mit hinterlegten Schlüsseln und das Priorisieren nach den Daten mit dem höchsten Schaden statt des Versuchs, alles gleichzeitig zu machen. Diese Priorisierung macht die Arbeit erst abschließbar: Das Verzeichnis wird nach Wert der Daten und Dauer ihrer Schutzbedürftigkeit geordnet, und in dieser Reihenfolge wird migriert. Die technischen Richtlinien des BSI zu kryptografischen Verfahren sind der deutsche Maßstab dafür, was an welcher Stelle genügt.

Die empfindlichsten Schlüssel einer Bank liegen in Hardware-Sicherheitsmodulen, und dort gehören sie hin: Das Modul hält den Schlüssel, führt die Operation aus und gibt den Schlüssel nicht heraus. Für die Agilität heißt das: Ein Algorithmus, den die Firmware des Moduls nicht unterstützt, ist ein Algorithmus, der sich nicht nutzen lässt, so agil die Anwendungsschicht auch ist.

Damit wird aus einer Softwarefrage eine Frage von Beschaffung und Zertifizierung. Diese Module sind zertifiziert, Payment-HSM tragen zusätzlich Anforderungen des PCI Security Standards Council, auf deutscher und europäischer Seite kommen das BSI und Common Criteria hinzu. Zertifizierung braucht Zeit, Austauschzyklen zählen in Jahren, und ein Modul im Zahlungspfad lässt sich nicht an einem ruhigen Nachmittag tauschen. Ein Migrationsplan, der nicht beim Zyklus des eigenen HSM-Bestands beginnt, verschiebt sich.

Ein Angreifer, der verschlüsselten Verkehr heute mitschneidet und aufbewahrt, entschlüsselt ihn, wenn die Mittel da sind. Die maßgebliche Frage ist deshalb nicht, wann ein Algorithmus bricht, sondern wie lange Ihre Daten vertraulich bleiben müssen. Verkehr, dessen Inhalt in einer Woche wertlos ist, trifft das nicht. Eine Finanzierungsakte, die Vermögenslage eines Mandanten, ein Gesundheitsdatum aus der Risikoprüfung oder ein langlaufender Vertrag schon.

Das Verzeichnis braucht daher eine zweite Spalte je Nutzung: die Schutzdauer dessen, was sie schützt. Reicht diese Dauer über den Zeitraum hinaus, in dem der Algorithmus noch tragen soll, sind die Daten bereits gefährdet und die Migration für diese Nutzung ist nicht optional. Das BSI und die ENISA behandeln die Vorbereitung auf Post-Quanten-Verfahren in diesen Begriffen. Post-Quanten-Kryptografie in der Finanzbranche behandelt die Algorithmen und den Zeitplan, die hier nicht wiederholt werden.

In den eigenen Systemen bestimmen Sie den Zeitplan. Sobald eine kryptografische Operation zwischen zwei Instituten stattfindet, müssen beide Enden den neuen Algorithmus unterstützen, bevor eines ihn nutzen kann, und der langsamste Vertragspartner legt das Datum fest. Die Hinweise von FS-ISAC benennen dieses Koordinationsproblem für Finanzunternehmen, und kein interner Projektplan löst es.

Praktisch heißt das: Die Migration hat einen Abstimmungsschritt auf Branchenebene, der über Regelwerke von Zahlungsverfahren, Nachrichtenstandards und zweiseitige Vereinbarungen läuft, und diese Arbeit beginnt lange vor dem technischen Fertigstellungstermin, den man sonst planen würde. Zahlungsverkehr in Deutschland behandelt die betroffenen Verfahren, Kernbanksysteme in Deutschland die Plattformen dahinter.

Das ist kein Forschungsthema, das eine Bank aufschieben darf, bis das Feld reif ist. DORA zählt Verschlüsselung und kryptografische Kontrollen zu den IKT-Schutzanforderungen eines europäischen Finanzunternehmens, zusammen mit einer Richtlinie zu kryptografischen Kontrollen und zur Schlüsselverwaltung. Verzeichnis und Schlüsselbestand sind damit beaufsichtigtes Gebiet.

Wer das Budget beantragen muss, hat damit den Hebel. DORA in Deutschland behandelt die Verordnung und die Aufsicht durch die BaFin, Cybersecurity in der deutschen Finanzbranche ordnet es ins Sicherheitsbild ein. Zertifikate und Schlüssel, die Maschinen gehören und nicht Menschen, sind die betriebliche Hälfte desselben Verzeichnisses und stehen auf Maschinenidentitäten in Banken.

Algorithmen und Zeitplan gehören zu Post-Quanten-Kryptografie in der Finanzbranche, die Frankfurter Forschungs- und Institutslandschaft zu Quantentechnologien steht auf Quantum Finance in Frankfurt.

Auf diese Seite gehört die Fähigkeit, die all das ausführbar macht. Eine Bank mit fertigem Verzeichnis und bekanntem HSM-Zyklus kann auf eine neue Norm reagieren, sobald sie erscheint. Eine ohne verbringt dieses Zeitfenster damit, ihre Algorithmen zu suchen. Die Verwahrung von Kundenschlüsseln ist ein anderes Thema und steht auf Krypto-Verwahrung in Deutschland.

Die Fähigkeit, Algorithmus, Schlüssellänge oder Protokoll zu wechseln, ohne die nutzende Anwendung neu zu entwerfen. Praktisch heißt das, dass die kryptografische Wahl als Konfiguration hinter einer Schnittstelle liegt, statt verteilt im Code zu stecken, in einem Satzformat festzuhängen oder in einem Hersteller-Gerät eingeschlossen zu sein.

Beim Verzeichnis: jede Stelle, an der Kryptografie genutzt wird, mit Algorithmus, Schlüssellänge, Zweck, Verantwortlichem und der Schutzdauer dessen, was sie schützt. Geordnet nach Wert der Daten und Dauer ihrer Schutzbedürftigkeit, und in dieser Reihenfolge migriert. Alles Weitere hängt daran, dass diese Liste existiert.

Weil das Modul die Operation auf den empfindlichsten Schlüsseln ausführt und nicht die Anwendung. Ein Algorithmus, den die HSM-Firmware nicht unterstützt, lässt sich überhaupt nicht nutzen, und diese Module sind zertifiziert, werden über mehrjährige Zyklen getauscht und stehen in Zahlungspfaden, die sich nicht nebenbei unterbrechen lassen. Der Zyklus des HSM-Bestands ist daher das realistische Tempo jeder Migration.

Nein. Post-Quanten-Kryptografie ist die Menge der Verfahren, die einem Quantenrechner widerstehen sollen, und die Umstellung darauf ist der aktuelle Anlass dieser Arbeit. Agilität ist die Fähigkeit, Algorithmen überhaupt zu wechseln, und die wird wieder gebraucht, aus Gründen, die mit Quantenrechnern nichts zu tun haben.