Seminar keySTREAM – Post-Quantum Readiness und Crypto Agility

Bewertung langfristiger kryptografischer Risiken und Aufbau einer austauschbaren, updatefähigen Übergangsstrategie für vernetzte Geräte.

Die Inhalte verbinden Architekturentscheidungen, nachvollziehbare Konfiguration und praktische Übungen. Jeder Arbeitsschritt wird zunächst an einer Referenzumgebung vorbereitet, anschließend kontrolliert ausgeführt und zuletzt mit einem Soll-Ist-Vergleich geprüft.

Inhaltsübersicht

1. Post-Quantum-Risiko und kryptografisches Inventar
2. Architektur und Komponentenmodell
3. Hardware Root of Trust und Vertrauensanker
4. PKI-Architektur, Zertifizierungsstellen und Vertrauensketten
5. Crypto Agility und hybride Übergangsmodelle
6. Firmware-Signatur und Freigabekette
7. PQC-fähige Update- und Lebenszyklusstrategie
8. Lebenszyklus von der Integration bis zur Außerbetriebnahme

Zielsetzung

Nach dem Seminar können kryptografische Abhängigkeiten inventarisiert, Migrationsprioritäten festgelegt, hybride Übergänge geplant und nicht migrierbare Geräte in eine dokumentierte Risikostrategie überführt werden.

Zielgruppe

Security- und Solution-Architekten, Embedded-Entwickler, PKI-Verantwortliche, Produktmanager, Compliance- und Lifecycle-Teams.

Voraussetzungen

Solide Grundkenntnisse in Kryptografie, Zertifikaten, Firmware-Updates und Gerätearchitekturen.

Seminarinhalte

1. Post-Quantum-Risiko und kryptografisches Inventar

Die Umstellung beginnt mit einer belastbaren Übersicht über Algorithmen, Schlüssel, Protokolle und lange Schutzfristen.

1. Schritt 1: Kryptografische Verfahren in Gerät, Bootkette, Kommunikation, Zertifikaten und Updatepfad inventarisieren.
2. Schritt 2: Schutzdauer, Gerätelebensdauer und Risiko nachträglicher Entschlüsselung je Datenklasse bewerten.
3. Schritt 3: Abhängigkeiten zu Hardware, Bibliotheken, Zertifikatsprofilen und externen Diensten kennzeichnen.
4. Schritt 4: Priorisierte Migrationsgruppen und prüfbare Zielzustände für die weitere Planung festlegen.

2. Architektur und Komponentenmodell

Die Plattformarchitektur wird als zusammenhängende Kette vom Gerät bis zur angeschlossenen Anwendung betrachtet.

1. Schritt 1: Gerätekomponenten, Vertrauensanker, Kommunikationspfade und zentrale Plattformdienste in einem Architekturplan anordnen.
2. Schritt 2: Daten-, Steuerungs- und Berechtigungspfade voneinander trennen und ihre Abhängigkeiten dokumentieren.
3. Schritt 3: Integrationsvarianten für bestehende Geräte, neue Produktgenerationen und unterschiedliche Hardwareplattformen vergleichen.
4. Schritt 4: Architekturentscheidungen anhand von Risiko, Skalierbarkeit, Wartbarkeit und späterer Migration bewerten.

3. Hardware Root of Trust und Vertrauensanker

Der Vertrauensanker bestimmt, wie sicher Identität, Schlüssel und kryptografische Operationen auf dem Gerät geschützt sind.

1. Schritt 1: Angriffsmodell, physische Exposition und erforderliches Schutzniveau je Geräteklasse bestimmen.
2. Schritt 2: Secure-Element-, integrierte und softwarebasierte Optionen nach Schlüsselschutz, Kosten und Integrationsaufwand vergleichen.
3. Schritt 3: Schlüsselentstehung, Speicherung, Nutzung und Sperrung als geschlossene Vertrauenskette modellieren.
4. Schritt 4: Fehlerfälle wie Austausch, Manipulation und Verlust des Vertrauensankers mit Wiederanlaufverfahren absichern.

4. PKI-Architektur, Zertifizierungsstellen und Vertrauensketten

Die Public-Key-Infrastruktur wird an Geräteklassen, Betriebsdauer und organisatorische Zuständigkeiten angepasst.

1. Schritt 1: Vertrauensdomänen, Root- und Zwischeninstanzen sowie zulässige Zertifikatsketten festlegen.
2. Schritt 2: Zertifikatsprofile für Geräte, Dienste, Signatur und gegenseitige Authentisierung definieren.
3. Schritt 3: Schlüsselaufbewahrung, Freigaben und Trennung kritischer Rollen in das Betriebsmodell integrieren.
4. Schritt 4: Kettenprüfung, Laufzeiten und Fehlerfälle mit repräsentativen Testzertifikaten validieren.

5. Crypto Agility und hybride Übergangsmodelle

Kryptografische Komponenten werden so entkoppelt, dass Algorithmen und Schlüsselverfahren kontrolliert ausgetauscht werden können.

1. Schritt 1: Algorithmusannahmen aus Protokoll-, Daten- und Anwendungslogik herauslösen.
2. Schritt 2: Versionierbare Profile und Fähigkeiten für klassische, hybride und künftige Verfahren definieren.
3. Schritt 3: Aushandlung, Rückwärtskompatibilität und sichere Ablehnung nicht zulässiger Verfahren testen.
4. Schritt 4: Rollout, Beobachtung und Rücknahme einer kryptografischen Umstellung als eigene Kampagne planen.

6. Firmware-Signatur und Freigabekette

Nur eindeutig freigegebene Artefakte dürfen signiert und an eine definierte Zielgruppe verteilt werden.

1. Schritt 1: Build-Artefakt, Versionskennung, Zielhardware und Prüfsummen reproduzierbar erzeugen.
2. Schritt 2: Freigaberollen, Signaturschlüssel und Trennung zwischen Build und Signatur festlegen.
3. Schritt 3: Signatur erzeugen, unabhängig verifizieren und mit Freigabenachweis archivieren.
4. Schritt 4: Kompromittierung oder Wechsel des Signaturschlüssels mit vorbereiteter Übergangsstrategie behandeln.

7. PQC-fähige Update- und Lebenszyklusstrategie

Lang lebende Geräte benötigen einen Updatepfad, der neue kryptografische Verfahren zuverlässig in den Bestand bringt.

1. Schritt 1: Hardware- und Speicherreserven sowie aktualisierbare Kryptobibliotheken je Gerätegeneration bewerten.
2. Schritt 2: Signaturprüfung, Zertifikatsketten und Geräteaushandlung für einen hybriden Übergang vorbereiten.
3. Schritt 3: Migration an repräsentativen Alt- und Neugeräten mit Leistungs- und Kompatibilitätsmessung testen.
4. Schritt 4: Nicht migrierbare Geräte in eine dokumentierte Risiko-, Segmentierungs- oder Austauschstrategie überführen.

8. Lebenszyklus von der Integration bis zur Außerbetriebnahme

Alle Sicherheitsfunktionen werden in einen durchgängigen Geräte- und Berechtigungslebenszyklus eingeordnet.

1. Schritt 1: Phasen für Integration, Produktion, Aktivierung, Verbindung, Betrieb, Aktualisierung, Eigentumswechsel und Stilllegung definieren.
2. Schritt 2: Je Phase erforderliche Identitäten, Schlüssel, Zertifikate, Richtlinien und Nachweise zuordnen.
3. Schritt 3: Statuswechsel, Ausnahmen und zulässige Rücksprünge als kontrolliertes Zustandsmodell beschreiben.
4. Schritt 4: Übergaben zwischen Entwicklung, Fertigung, Betreiber, Service und Endkunde mit eindeutigen Verantwortlichkeiten absichern.

Praxisübungen

• Kryptografisches Inventar für Boot, Kommunikation, PKI und FOTA erstellen.
• Schutzdauer und Migrationspriorität mehrerer Produktgenerationen bewerten.
• Versionierbares Krypto-Profil und hybriden Übergang entwerfen.
• Leistungs- und Kompatibilitätstests für Alt- und Neugeräte definieren.
• Nicht aktualisierbare Geräte in Segmentierungs- oder Austauschmaßnahmen überführen.