Die Welt der Kryptografie arbeitet seit Jahren unablässig an einer neuen Klasse von Verschlüsselungen, denen auch Quantencomputer nichts anhaben können. Seit Mitte der 1990er-Jahre ist klar, dass Quantenrechner die bisherigen Sicherheitssysteme umgehen können, sobald sie leistungsfähig genug sind. Angesichts der stetigen Fortschritte im Bereich des Quantencomputing wird klar: Die Zeit drängt.

Eine besondere Rolle nimmt dabei die US-amerikanische Behörde National Institute of Standards and Technology (NIST) ein. Diese hat in einem aufwendigen, mehrjährigen Auswahlverfahren mehrere kryptografische Methoden, sogenannte »Post-Quanten-Kryptografie«, auf ihre Sicherheit testen lassen und zum Teil standardisiert. Diese standardisierten Versionen können dann von Unternehmen, Organisationen und Behörden auf der ganzen Welt genutzt werden. 

Doch wie sich zeigt, sind nicht alle Post-Quanten-Verfahren so sicher wie bislang angenommen. Ende Juli 2026 gab das KI-Unternehmen Anthropic bekannt, dass das Sprachmodell Claude Mythos eine bisher unbekannte Schwachstelle in einem kryptografischen Signaturverfahren namens HAWK aufgespürt hat. »Dieses Konzept hatte eine echte Chance auf Standardisierung, wird dies nun aber (höchstwahrscheinlich) nicht werden«, schrieb der Informatiker Matthew Green von der Johns Hopkins University in seinem Blog.

Schwere Probleme für die IT-Sicherheit

Aktuell basieren die meisten asymmetrischen Verschlüsselungs- und Signatursysteme auf zwei verschiedenen kryptografischen Verfahren: RSA und elliptischen Kurven. Deren Sicherheit wiederum fußt auf mathematischen Problemen, die sich nur mit extrem viel Rechenaufwand lösen lassen, etwa der Zerlegung riesiger Zahlen in ihre Primteiler. Wie sich aber herausstellt, könnten Quantencomputer – sobald diese leistungsfähig genug sind – derlei Aufgaben deutlich effizienter lösen als bisherige Rechner. Das würde alle digitalen Geheimnisse gefährden.

Aus diesem Grund suchen Fachleute seit Jahrzehnten nach alternativen mathematischen Problemstellungen und deren Implementierung als Algorithmus, welche die bestehenden kryptografischen Verfahren ersetzen sollen. Ein besonders viel versprechendes Beispiel scheinen hierbei sogenannte Gitterprobleme zu sein, auf denen auch das HAWK-Signatursystem fußt.

Diese Klasse von Problemen hat mit mathematischen Gittern zu tun. Dabei handelt es sich um regelmäßig angeordnete Punkte im Raum – in zwei Dimensionen stellt zum Beispiel ein kariertes Blatt Papier ein Gitter dar. In der Kryptografie werden hingegen Gitter in Hunderten oder gar Tausenden Dimensionen betrachtet. Das damit zusammenhängende Problem lautet dann etwa, zu einem bestimmten Punkt im Raum den nächstgelegenen Gitterpunkt zu identifizieren. In zwei oder drei Dimensionen mag die Aufgabe trivial erscheinen – doch in hohen Dimensionen gestaltet sie sich extrem schwer. 

Das Signaturverfahren HAWK schien ausgesprochen gut als Post-Quanten-System geeignet: Auch mit relativ kurzer Schlüssellänge (was zur schnellen Verarbeitung des Verfahrens wichtig ist) sollte es ein hohes Maß an Sicherheit gewährleisten – demnach steigt die Anzahl der benötigten Rechenschritte exponentiell mit der Schlüssellänge. Deswegen befand sich das System in der dritten Runde des Auswahlverfahrens des NIST und hatte damit Chancen, in der kommenden Zeit standardisiert zu werden.

Doch die Fachleute hatten die Sicherheit des Verfahrens überschätzt. »Obwohl HAWK über einen Zeitraum von zwei Jahren zwei Runden einer fachkundigen Überprüfung durch Experten überstanden hatte, gelang es Mythos, den bekanntesten Angriff darauf in nur 60 Arbeitsstunden zu verbessern – wodurch die entscheidende Stärke von HAWK praktisch halbiert wurde«, schreiben die Forschenden von Anthropic. Grund hierfür ist eine verborgene Symmetrie, die das Sprachmodell Mythos entdecken und ausnutzen konnte, um das zugrunde liegende Problem zu lösen.

»Höchst besorgniserregend ist, dass der Angriff keine grundlegend neue Mathematik erfordert«Matthew Green, Informatiker

Die Anzahl benötigter Rechenschritte skaliert damit zwar immer noch exponentiell mit der Schlüssellänge. Kryptografische Systeme, die sich an Gitterproblemen orientieren, sind also weiterhin sicher. Aber die algorithmische Umsetzung dieses speziellen Signaturverfahrens ist weniger sicher, als es die Expertinnen und Experten angenommen hatten. Mit einer doppelten Schlüssellänge ließe sich die angenommene Sicherheit wieder herstellen, doch das würde die praktische Umsetzung des Verfahrens erschweren. Deshalb schätzen viele Fachleute, dass sich HAWK nicht mehr als Standard etablieren wird. 

»Höchst besorgniserregend (und daher besonders geeignet für den Einsatz von KI) ist, dass der Angriff keine grundlegend neue Mathematik erfordert«, schrieb Green. »Er erweitert lediglich eine Reihe bereits vorhandener und bekannter Werkzeuge und erzielt damit ein gutes Ergebnis.«

KI eröffne aber auch neue Chancen im Bereich der Kryptografie, erklärt der Informatiker in seinem Blog. Denn mit den Sprachmodellen lassen sich kryptografische Methoden verstärkt auf ihre Sicherheit hin testen – und mögliche Schwachstellen offenlegen. Ganz günstig ist das allerdings nicht: Die Kosten für die Nutzung des Sprachmodells beliefen sich auf rund 100 000 US-Dollar, wie das Unternehmen angab.