Hintergrund und Problemstellung

Die fortschreitende Digitalisierung produziert immer mehr Daten – auch im Alltag. Mobiltelefone und Laptops sind längst zu ständigen Begleitern geworden und es wird mehr und mehr über Messenger-Dienste und soziale Medien kommuniziert. Immer wichtiger wird daher die Frage, wie wir Daten schützen können. Vor allem sensible Daten von Behörden, Unternehmen, dem Militär, kritischen Infrastrukturen sowie medizinische, strategische und Forschungsdaten erfordern besonders belastbare Sicherheitskonzepte.

Der IT-Hochsicherheitsbereich ist momentan von wenigen ausländischen Anbietern dominiert. Außerdem werden die derzeit gebräuchlichen Lösungen zur Datenverschlüsselung in Zukunft nur noch eingeschränkte Sicherheit bieten, insbesondere mit dem Aufkommen von leistungsfähigen Quantencomputern.

Ziel des vorliegenden Projekts ist es, aus einem herkömmlichen PC, insbesondere Laptop, eine hochsichere Workstation zu machen, die wahlweise weiterhin auch als offener PC verwendet werden kann. Eine solche Krypto-Workstation soll sicherheitstechnisch kontrollierbar, kostengünstig und auf Hochsicherheitsniveau breit einsetzbar sein. Zudem setzen wir auf physikalische Methoden der Kryptografie, die robuster sind als mathematische Verfahren.

Ziele und Eckpunkte

Das übergeordnete Ziel des Projektes ist es eine Krypto-Workstation auf Basis von PCs  aufzubauen. Einige der Vorhaben des Projektes sind im Folgenden aufgeführt:

• Wir verwenden Open-Source Hardware und Software, um mehr Kontrolle über die Sicherheitsarchitektur zu haben.
• Wir erzeugen und verteilen kryptografische Schlüssel mit hochsicheren Chipkarten und mit physikalischen Methoden, die ohne mathematische Verfahren auskommen.
• Wir implementieren auf der Krypto-Workstation neben der hochsicheren Datenspeicherung mit einem rollenbasierten Berechtigungssystem auch eine hochsichere Telekommunikation auf Grundlage der oben angegebenen Verschlüsselungsverfahren.
• Wir implementieren hochsichere VPN-Verbindungen, Zwei-Faktor Authentifizierung und einen Multisession-Betrieb mit verschiedenen Sicherheitsniveaus.
• Wir ermöglichen auf einem rollenbasierten Berechtigungssystem direkte Peer-to-Peer Verbindungen innerhalb eines Netzwerkes von Krypto-Workstations.
• Wir implementieren einen hochsicher verschlüsselten Messenger- und Videokonferenzdienst.

Methodik

Unsere Krypto-Workstation basiert zwar auf bereits bestehenden Sicherheitslösungen, geht aber auch darüber deutlich hinaus. Sie bietet verschlüsselte Kommunikation und virtuelle Arbeitsplätze und nutzt physikalische Verfahren zur Schlüsselerzeugung und -verteilung (MKD) sowie eine One-Time-Pad-Verschlüsselung (Schlüssel für Übertragung von Daten wird immer nur einmal benutzt). Beides ermöglicht ein Maximum an Datensicherheit. Darüber hinaus implementieren wir ein rollenbasiertes Zugriffskontrollsystem mit fein abgestuften Verschlüsselungsmöglichkeiten von Dateien. Aufgesetzt wird unsere Lösung auf einer offenen Open-Source-Architektur, die sichere Kommunikations-, Kollaborations- und KI-Komponenten integriert.

Eine Besonderheit des Projektes ist, dass wir einen physikalischen Ansatz für die Verschlüsselung verfolgen. Die Schlüssel werden mittels nicht-deterministischer Zufallszahlen erzeugt und auf gesicherten Speichermedien physisch verteilt. Dadurch sollen Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität ohne mathematische Verfahren gewährleistet werden.