Schleswig-Holstein Netz testet abhörsichere Kommunikationstechnik auf Quantenbasis

Ein Quantum voraus: Verschlüsselte Datenverbindungen zwischen mehreren Umspannwerken in Nordfriesland erfolgreich erprobt.

„Die fortschreitende Digitalisierung verlangt immer mehr Sicherheit“ – das gilt für unternehmenskritische Netzwerke wie das der Schleswig-Holstein Netz AG (SH Netz) umso mehr. Denn die Versorgung der Stromkunden muss jederzeit gewährleistet sein. Dabei ist schon heute absehbar, dass bestehende Verschlüsselungsverfahren durch die höhere Rechenleistung von Quantencomputern in Zukunft gefährdet sind.

Aus diesem Grund hat SH Netz für ein EU-Projekt über einen Zeitraum von vier Monaten Quanten-Technologie für sichere Kommunikationsanwendungen, den so genannten Quantum Key Distribution (QKD), getestet. „Für uns war das ein wichtiger Schritt, um die Integrität und Sicherheit kritischer Daten während der Übertragung sowohl heute als auch in der Post-Quantum-Welt zu gewährleisten“, erläutert Projektleiter Tobias Lützen über den erfolgreichen Abschluss des Feldversuchs an der Schleswig-Holsteinischen Westküste.

Ort des Praxistests war Nordfriesland. Auf Lichtwellenleitern (LWL) entlang der 110.000-Volt-Freileitungen zwischen den Umspannwerken St. Peter-Ording und Strübbel sowie St. Peter-Ording und Husum hat SH Netz die verschlüsselte Datenverbindung eingesetzt. Umwelteinflüsse wie Wind und Wetter spielten in der Testphase eine entscheidende Rolle, da sie zu Veränderungen im Lichtwellenleiter führen können. „Als Netzbetreiber sind wir auf eine sichere und hochverfügbare Kommunikationstechnik angewiesen“, erklärt Dr. Tobias Pletzer, Leiter Forschung und Entwicklung bei SH Netz. „Nur so können wir die Strominfrastruktur langfristig sichern.“

Die Quanten-Technologie bietet die Möglichkeit, den sensiblen Datentransport gegen alle Formen von Cyberangriffen zu sichern – auch von hochmodernen Quantencomputern, die die traditionelle Public-Key-Kryptographie unbrauchbar machen könnten. Die Verteilung von Verschlüsselungsschlüsseln in einem Quantenzustand stellt sicher, dass jeder Versuch, den Datenverkehr abzufangen, Photonen stört, Codierungsfehler einführt und die Bediener alarmiert. Die Implementierung der Technologie in die Energieinfrastruktur ist jedoch auch mit Herausforderungen verbunden, da die meisten Versorgungskommunikationsnetze in Hochspannungsfreileitungen über Entfernungen von mehreren 100 Kilometern verlaufen und die Integration der QKD-Technologie erschweren.

„Die Kernanforderung einer verschlüsselten Verbindung ist die Unversehrtheit des Schlüssels“, sagt dazu Tobias Lützen. Da bei heutigen Systemen nicht feststellbar ist, ob Angreifer den Schlüsselaustausch abhören und das Kommunikationsnetz kompromittieren können, soll die Quanten-Technologie neben verbesserter Verschlüsselung dazu beitragen, das Abhören der Leitung zu identifizieren. Hinweise darauf könnten Veränderungen der Photonen im Lichtwellenleiter geben. Vergleichbar sei das mit einer Seifenblase. Diese platzt, wenn man versucht sie zu berühren.

„Noch können wir unser Netz mit den aktuellen Schutzmaßnahmen sicher betreiben. Diese Zeit ist allerdings endlich“, sagt Tobias Pletzer. „QKD zeigt schon heute eine Möglichkeit auf, den Bedrohungen von Morgen zu begegnen. Durch die Erkenntnisse und Erfahrungen, die wir in diesem Test sammeln konnten, haben wir die Hand am Türgriff zur Datenverschlüsselung der Zukunft.“