Post-Quantum-Kryptografie: Eine vergleichende Analyse neuer kryptografischer Verfahren und deren Anwendung

Abstract

In dieser Bachelorarbeit wird die Post-Quantum-Kryptografie untersucht, ein Forschungsfeld, das durch die potenzielle Bedrohung herkömmlicher Kryptosysteme durch Quantencomputer an Bedeutung gewinnt. Der Fokus liegt auf der vergleichenden Analyse neuer kryptografischer Verfahren, die darauf abzielen, die Sicherheitslücken zu schließen, die durch die Fortschritte in der Quanteninformatik entstehen könnten. Diese Arbeit bietet einen umfassenden Überblick über verschiedene Post-Quantum-Kryptografie Methoden, einschließlich gitter-basierter, hashbasierter, multivariater und code-basierter Kryptografie. Jedes Verfahren wird hinsichtlich seiner theoretischen Grundlagen, Sicherheitsmerkmale und potenziellen Anwendungs-bereiche untersucht. Darüber hinaus werden die Herausforderungen und Vorteile dieser Verfahren im Vergleich zu herkömmlichen kryptografischen Ansätzen diskutiert. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Analyse der Praktikabilität dieser Verfahren für reale Anwendungen, einschließlich der Bewertung ihrer Implementierungseffizienz und der Widerstandsfähigkeit gegenüber verschiedenen Angriffstypen. Die Arbeit zielt darauf ab, ein tieferes Verständnis der Post-Quantum-Kryptografie zu vermitteln und ihre Rolle in der zukünftigen Umgebung der Informationssicherheit zu beleuchten. Abschließend werden Empfehlungen für die Wahl des geeignetsten Post-Quantum-Kryptografieverfahrens gegeben.

In this bachelor thesis, post-quantum cryptography is explored, a field of research gaining significance due to the potential threat quantum computers pose to conventional cryptosystems. The focus is on a comparative analysis of new cryptographic methods aimed at addressing security gaps that could arise from advances in quantum informatics. This work provides a comprehensive overviewof various post-quantum cryptography methods, including lattice-based, hash-based, multivariate, and code-based cryptography. Each method is examined in terms of its theoretical foundations, security features, and potential application areas. Additionally, the challenges and advantages of these methods compared to traditional cryptographic approaches are discussed. Special emphasis is placed on analyzing the practicality of these methods for real-world applications, including assessing their implementation efficiency and resilience against various types of attacks. The thesis aims to convey a deeper understanding of post-quantum cryptography and illuminate its role in the future landscape of information security. Finally, recommendations are given for selecting the most suitable post-quantum cryptographic method.