Seminar Post-Quantum Cryptography – TLS, VPN und SSH: Hybride Migration

Die Migration von Transport- und Administrationsprotokollen muss Schlüsselvereinbarung, Authentisierung, Kompatibilität und Netzwerkeffekte getrennt betrachten. Hybride Verfahren ermöglichen einen gestaffelten Übergang, erhöhen aber Handshake-Größen und stellen neue Anforderungen an Implementierungen, Middleboxes und Überwachung.

Zielsetzung

Die Teilnehmenden bewerten PQC- und Hybridoptionen für TLS, VPN und SSH, führen belastbare Interoperabilitäts- und Leistungstests durch und planen eine kontrollierte Einführung ohne unbemerkte Rückfälle.

TLS 1.3 und ML-KEM

• Schlüsselvereinbarung und Zertifikatsauthentisierung im TLS-Handshake getrennt betrachten
• Die standardisierten hybriden Gruppen X25519MLKEM768, SecP256r1MLKEM768 und SecP384r1MLKEM1024 einordnen
• Veraltete experimentelle Kyber-Gruppen erkennen und aus Konfigurationen entfernen
• Hybride Gruppen gegenüber noch nicht abschließend standardisierten reinen ML-KEM-Gruppen anhand von Vertrauensmodell und Reife bewerten
• Client-, Server-, Bibliotheks-, Proxy-, Load-Balancer- und Service-Mesh-Unterstützung erfassen
• Negotiation, Gruppenpräferenz, Fallback und Downgrade-Schutz prüfen
• PQC-Schlüsselaustausch mit klassischer oder PQC-basierter Zertifikatsauthentisierung korrekt unterscheiden

Netzwerk- und Betriebswirkungen

• Größere ClientHello-, ServerHello-, Schlüssel- und Zertifikatsnachrichten messen
• MTU, Fragmentierung, Paketverlust, Retransmission, Latenz und Handshake-Zeit untersuchen
• Middleboxes, TLS-Inspection, Proxys und ältere Clients auf Fehlverhalten testen
• CPU-, Speicher- und Verbindungsaufwand unter realistischen Lastprofilen bewerten
• Ausgehandelte Gruppen, Fehler und klassische Rückfälle telemetrisch erfassen

SSH

• Hybride ML-KEM-Schlüsselvereinbarung und existierende Implementierungsprofile einordnen
• Den weiterhin laufenden Standardisierungsprozess von produktspezifischer Unterstützung unterscheiden
• KEX, Hostschlüssel und Benutzerauthentisierung als getrennte Migrationsbereiche behandeln
• Client- und Serverkompatibilität, Algorithmuslisten und Fail-Closed-Verhalten testen
• Administrationszugänge mit gestaffelter Aktivierung und sicherem Rückfall migrieren

VPN und IKEv2

• ML-KEM als zusätzliche oder alleinige Schlüsselvereinbarung in IKEv2 fachlich einordnen
• Den aktuellen Entwurfsstatus von verbindlichen Standards und Herstellerprofilen unterscheiden
• Protokollreife, Herstellerunterstützung und Interoperabilität vor Produktiveinsatz nachweisen
• IKE-SA, Child-SA und Authentisierung in der Migrationsplanung unterscheiden
• Nachrichtenvergrößerung, Fragmentierung, NAT, Gateways und Hochverfügbarkeit testen
• Parallelprofile, Peer-Fähigkeit, Policy-Auswahl und Rollback organisieren

Rollout und Absicherung

• Kompatibilitätsmatrix und repräsentative Teststrecken aufbauen
• Pilotgruppen, Aktivierungsreihenfolge und Abnahmekriterien festlegen
• Unbeabsichtigten klassischen Fallback erkennen und alarmieren
• Störungen nach Protokoll-, Implementierungs-, Zertifikats- und Netzwerkursache trennen
• Klassische Verfahren erst nach nachgewiesener Abdeckung kontrolliert zurückbauen

Praxisübungen

• TLS-Handshakes mit klassischen und hybriden Gruppen analysieren
• Größen-, Latenz- und Kompatibilitätsunterschiede messen
• Fehlkonfigurationen, nicht unterstützte Gruppen und Fallback-Szenarien testen
• Einen gestaffelten Rolloutplan für TLS, SSH und VPN entwerfen