Terra Quantum och Apex.AI demonstrerar kvantsäker kommunikation med postkvantkryptografi

Terra Quantum och Apex.AI har demonstrerat hur standardiserad postkvantkryptografi kan användas för att skydda kommunikationen mellan ett robotbaserat mjukvarusystem och ett molnbaserat kontrollsystem.

Implementeringen kombinerar Terra Quantums teknik för postkvantkryptografi med Apex.OS, Apex.AI:s plattform för mjukvarudefinierad robotik, autonoma system och intelligenta maskiner. Målet är att ge långlivade och uppkopplade system bättre skydd mot framtida kvantdatorer utan att organisationer behöver bygga om sina befintliga applikationer eller kommunikationsarkitekturer.

Demonstrationen omfattade säker kommunikation från edge till moln med kryptografiska algoritmer som har standardiserats av amerikanska National Institute of Standards and Technology, NIST. Enligt företagen kunde den kvantresistenta säkerheten införas samtidigt som systemets befintliga kommunikationsflöden och distribuerade mjukvaruarkitektur behölls.

Det innebär att organisationer kan byta ut kryptografiska komponenter som på längre sikt riskerar att bli sårbara, utan att förändra applikationslogiken eller börja om med hela utvecklingsplattformen.

Kvantdatorer skapar ett långsiktigt säkerhetshot

Många av de algoritmer som i dag skyddar digital kommunikation bygger på matematiska problem som är mycket svåra för konventionella datorer att lösa. Tillräckligt kraftfulla kvantdatorer väntas däremot kunna angripa flera av de publika nyckelalgoritmer som används för säker kommunikation, identitetskontroll och digitala signaturer.

Hotet är särskilt relevant för system som utvecklas i dag men förväntas vara i drift under årtionden. Det kan handla om mjukvarudefinierade fordon, industrirobotar, autonoma maskiner, försvarssystem, flygplattformar och annan kritisk infrastruktur.

Dessa system är i allt högre grad beroende av kontinuerlig kommunikation med molntjänster för bland annat övervakning, diagnostik, programuppdateringar, fjärrstyrning, koordinering och hantering av fordons- eller maskinflottor. Om kommunikationen bygger på kryptografi som senare kan brytas riskerar plattformarnas säkerhet att försämras långt innan deras operativa livslängd är slut.

– Uppkopplade intelligenta system håller snabbt på att bli kritisk infrastruktur. De fordon, robotar och industrisystem som tas i drift i dag kommer fortfarande att användas när kvantdatorer börjar utmana dagens kryptografiska standarder, säger Markus Pflitsch, grundare, vd och styrelseordförande för Terra Quantum.

Han framhåller att organisationer inte kan vänta tills kvantdatorer utgör ett praktiskt hot innan migreringen påbörjas.

Bevarar befintliga applikationer och arbetsflöden

En central del av samarbetet är att den postkvantsäkra tekniken har integrerats utan att applikationernas logik eller grundläggande kommunikationsmodeller behövde förändras.

I stället för att ersätta hela applikationsmiljön byts de kryptografiska byggstenar som riskerar att bli sårbara ut mot standardiserade kvantresistenta alternativ.

Det kan minska både kostnaden och den tekniska komplexiteten i övergången. För verksamheter med stora installerade system, långa produktcykler och omfattande krav på certifiering kan en fullständig ombyggnad vara dyr, tidskrävande och förenad med nya risker.

– Övergången till postkvantkryptografi måste vara praktisk, standardbaserad och kompatibel med de mjukvarusystem som organisationer redan använder, säger Florian Neukart, teknikchef på Terra Quantum.

Enligt honom visar demonstrationen att tekniken kan integreras i moderna miljöer för robotik och mjukvarudefinierade fordon samtidigt som etablerade utvecklingsflöden bevaras.

Apex.OS kopplar samman maskiner, sensorer och molntjänster

Apex.OS består av två centrala komponenter: Apex.Grace och Apex.Ida.

Apex.Grace är ett ramverk för utveckling och körning av tillförlitliga realtidsapplikationer. Plattformen baseras på programmeringsgränssnitt från ROS 2 men har utökats med funktioner för bland annat deterministisk körning, säkerhet, systemövervakning och hantering av stora maskin- och fordonsflottor.

Apex.Ida är kommunikationsmjukvara som transporterar data mellan sensorer, beräkningsplattformar, fordon, robotar och molnsystem. Den stöder flera kommunikationsprotokoll bakom ett gemensamt gränssnitt, vilket gör det möjligt att använda samma applikationsmodell i olika typer av distribuerade miljöer.

I den gemensamma lösningen fungerar Apex.OS som grunden för robotik- och maskinmiljön, medan Terra Quantums kryptografiska teknik skyddar kommunikationen mot framtida kvantbaserade angrepp.

– Mjukvarudefinierade fordon, intelligenta maskiner och uppkopplade försvarssystem blir alltmer beroende av betrodd kommunikation med molninfrastruktur under hela sin operativa livslängd, säger Jan Becker, vd för Apex.AI.

Han anser att postkvantsäkerhet bör hanteras tidigt i organisationers arkitektur- och produktplanering, särskilt när de utvecklar plattformar som ska fortsätta användas i många år.

Relevant för robotik, tillverkning och försvar

Tekniken är framför allt relevant för branscher som använder uppkopplade och verksamhetskritiska tillgångar med långa livscykler.

Det omfattar robotik, autonom mobilitet, industriell automation, tillverkning, logistik, flyg, försvar och kritisk infrastruktur. I dessa miljöer måste enheter som installeras i dag kunna skyddas under en tidsperiod som kan sträcka sig bortom utvecklingen av kryptografiskt relevanta kvantdatorer.

Lösningen är även tänkt att kunna skydda större system av sammankopplade system, där molnplattformar, edge-enheter, autonoma maskiner och verksamhetskritiska nätverk behöver utbyta information.

Företagen kopplar detta till Natos arbete med multidomänoperationer, där system och informationsflöden inom mark, luft, sjö, cyber och rymd behöver kunna samverka genom motståndskraftiga och interoperabla kommunikationsmiljöer.

Försvarsorganisationer kan exempelvis behöva kombinera data från sensorer, autonoma farkoster, ledningssystem och molnbaserade analystjänster. Säkerheten måste då fungera genom hela kommunikationskedjan och inte bara i en enskild enhet.

Postkvantmigreringen kan påbörjas redan nu

NIST publicerade sina första färdiga standarder för postkvantkryptografi 2024. Standarderna ger företag, myndigheter och teknikleverantörer en gemensam grund för att börja ersätta kryptografi som kan bli sårbar för framtida kvantdatorer.

Terra Quantum och Apex.AI:s demonstration visar enligt företagen att migreringen inte behöver vänta på framtida teknik. Organisationer kan redan nu börja införa standardiserade algoritmer i befintliga, mjukvarudefinierade system.

Det är särskilt betydelsefullt eftersom kryptografiska förändringar ofta påverkar många delar av en verksamhet. Certifikat, identitetshantering, programuppdateringar, API:er, molnanslutningar och inbyggda system kan alla vara beroende av samma kryptografiska infrastruktur.

En stegvis övergång kan därför vara mer realistisk än ett omfattande byte vid en enda tidpunkt.

Kryptografisk flexibilitet blir avgörande

Demonstrationen illustrerar även betydelsen av kryptografisk flexibilitet, ofta kallad crypto-agility. Det innebär att en organisation kan byta eller uppdatera kryptografiska algoritmer utan att behöva ersätta hela den bakomliggande applikationen.

För långlivade uppkopplade system kan denna flexibilitet bli minst lika viktig som valet av en specifik algoritm. Standarder och hotbilder kommer att fortsätta utvecklas, vilket innebär att plattformarna måste kunna anpassas även efter den första migreringen till postkvantkryptografi.

Organisationer behöver därför kartlägga vilka kryptografiska tekniker som används, var de finns och vilka system som är beroende av dem. De behöver också bedöma hur länge informationen måste förbli skyddad och hur länge de berörda produkterna förväntas vara i drift.

Om Terra Quantum

Terra Quantum är ett kvantteknikföretag med verksamhet i Tyskland och Schweiz. Företaget erbjuder teknik och tjänster inom kvantalgoritmer, kvantberäkning och säker kommunikation genom en modell som företaget benämner Quantum as a Service.

Inom säkerhetsområdet utvecklar Terra Quantum lösningar för kvantsäker och postkvantsäker kommunikation för företag, myndigheter och verksamhetskritiska miljöer.

Om Apex.AI

Apex.AI är ett internationellt mjukvaruföretag som utvecklar säkerhetscertifierade och skalbara plattformar för mjukvarudefinierade fordon, robotik och intelligenta maskiner.

Företaget grundades 2017 av Jan Becker och Dejan Pangercic och har sitt huvudkontor i Palo Alto samt verksamhet på flera internationella marknader. Företagets centrala plattform Apex.OS omfattar komponenterna Apex.Grace och Apex.Ida.