PQC Readiness Deep-Dive | YADS Security

// Das Quanten-Bedrohungsmodell

Shors Algorithmus auf einem kryptographisch relevanten Quantencomputer (CRQC) kann RSA-Moduli faktorisieren und diskrete Logarithmprobleme in polynomialer Zeit lösen — was RSA, ECDSA, ECDH und klassisches Diffie-Hellman unsicher macht. Grovers Algorithmus halbiert die effektive Sicherheit symmetrischer Chiffren und reduziert AES-128 auf ~64-Bit-Sicherheit. Der "Harvest now, decrypt later"-Angriff ist bereits aktiv: Angreifer archivieren TLS-Traffic heute, um ihn zu entschlüsseln, sobald CRQCs verfügbar sind.

Von Shor gebrochene Algorithmen

RSA (alle Schlüsselgrößen, inkl. RSA-4096)
ECDSA / ECDH (alle Kurven)
Klassisches DHE (FFDHE-2048, FFDHE-4096)
DSA
ElGamal-Verschlüsselung

Von Grover geschwächte Algorithmen

AES-128 → effektiv ~64-Bit-Sicherheit
AES-192 → effektiv ~96-Bit-Sicherheit
AES-256 → effektiv ~128-Bit (noch akzeptabel)
SHA-256 Kollisionsresistenz → halbiert
HMAC-SHA256 → geschwächte Authentisierung

Zeitplan-Schätzungen

NSA / CISA: Migration vor 2030 planen
BSI TR-02102-1 2024: PQC-Migration für neue Deployments ab 2025 verpflichtend
IBM: 100.000-Qubit-System-Roadmap bis 2033
Harvest-Now-Angriffe: bereits von Geheimdiensten dokumentiert
Langlebige Geheimnisse (z.B. PKI-Roots): sofort migrieren

// YADS PQC-Scanner-Architektur

Der YADS PQC-Scanner führt auf jedem offenen TLS-Port eine mehrstufige Probe durch — mit einer 4-Tool-Probe-Hierarchie, um KEX-Gruppe und Zertifikat-Signatur-Algorithmus mit maximaler Abdeckung zu extrahieren. Ergebnisse werden pro Port in einem strukturierten Dict gespeichert und ermöglichen unabhängiges Scoring für jeden Dienst.

Stufe	Tool	Extrahierte Daten	Fallback-Bedingung
1	Nmap `ssl-enum-ciphers`	Cipher Suites, TLS-Version, KEX-Gruppenname	Nmap nicht verfügbar oder Ziel blockiert Probes
2	sslyze 6.x	Akzeptierte Cipher Suites, ECDHE-Gruppen, TLS 1.3 Key-Share-Gruppen	sslyze-Timeout oder TLS-Alert
3	openssl s_client	Parst `Server Temp Key:` Zeile — extrahiert KEX-Gruppe verbatim	openssl nicht verfügbar
4	Python ssl stdlib	Cipher-Name, Protokollversion aus `SSLSocket.cipher()`	Finaler Fallback, immer verfügbar

Standard-Ports: 443, 8443, 993 (IMAPS), 465 (SMTPS), 587 (STARTTLS), 636 (LDAPS). Jeder Port wird zuerst per TCP geprüft (2s Timeout), bevor ein TLS-Probe versucht wird.

PQC_KEX_GROUPS = {
    # Hybride ML-KEM-Gruppen (NIST FIPS 203, RFC draft-ietf-tls-mlkem)
    "X25519MLKEM768": PQCLevel.HYBRID,
    "SecP256r1MLKEM768": PQCLevel.HYBRID,
    "X25519MLKEM1024": PQCLevel.HYBRID,
    "mlkem512": PQCLevel.PQC_ONLY,
    "mlkem768": PQCLevel.PQC_ONLY,
    "mlkem1024": PQCLevel.PQC_ONLY,
    # Klassisch (verwundbar)
    "prime256v1": PQCLevel.CLASSICAL,
    "secp384r1": PQCLevel.CLASSICAL,
    "x25519": PQCLevel.CLASSICAL,
    "x448": PQCLevel.CLASSICAL,
}

PQC_CERT_SIG_OIDS = {
    # ML-DSA (NIST FIPS 204)
    "1.3.6.1.4.1.2.267.12.4.4": "ML-DSA-44",
    "1.3.6.1.4.1.2.267.12.6.5": "ML-DSA-65",
    "1.3.6.1.4.1.2.267.12.8.7": "ML-DSA-87",
    # SLH-DSA (NIST FIPS 205)
    "2.16.840.1.101.3.4.3.20": "SLH-DSA-SHA2-128s",
    "2.16.840.1.101.3.4.3.27": "SLH-DSA-SHAKE-256f",
    # Falcon (NIST Round 3 Alternate)
    "1.3.9999.3.6": "Falcon-512",
    "1.3.9999.3.9": "Falcon-1024",
}

// PQC Readiness Score

Jeder gescannte Port erhält einen unabhängigen Readiness-Level. Der Host-Level-Score ist das Minimum über alle offenen TLS-Ports — ein einziger ungeschützter Port zieht den gesamten Host nach unten.

Score	Level	KEX-Bedingung	Zertifikat-Bedingung
4 — Bereit	Vollständiges PQC	ML-KEM-768 oder höher (FIPS 203, nicht-hybrid)	ML-DSA oder SLH-DSA Zertifikat-Signatur
3 — Hybrid	Transitional	X25519MLKEM768 oder äquivalente Hybrid-Gruppe erkannt	Klassisches Zertifikat akzeptabel (Hybrid-KEX schützt den Schlüsselaustausch)
2 — Klassisch	Verwundbar	Nur ECDHE oder DHE — keine PQC-KEX-Gruppe advertised oder gewählt	Beliebiges klassisches Zertifikat (RSA/EC)
1 — Veraltet	Kritisch	TLS 1.0/1.1 oder statischer RSA-Schlüsselaustausch	SHA-1- oder MD5-signiertes Zertifikat
0 — Nicht gescannt	Unbekannt	Port geschlossen, TLS-Alert oder Timeout bei allen 4 Probe-Stufen	N/A

Beispiel Readiness-Verteilung für eine Flotte von 50 Hosts:

Level 4 — Vollständiges PQC

2

Level 3 — Hybrid (X25519MLKEM768)

6

Level 2 — Nur klassisches ECDHE

35

Level 1 — TLS 1.0/1.1 oder RSA-KEX

7

// Dependency-Constraints

Der PQC-Scanner hat strikte Python-Dependency-Constraints wegen sslyzes gepinnter cryptography-Anforderung. Ein Verstoß führt zu stillen Build-Fehlern.

Paket	Erforderliche Version	Grund
sslyze	≥ 6.1.0	TLS 1.3-Gruppen-Enumeration, ML-KEM-Awareness
cryptography	≥ 43.0.0, < 45	sslyze 6.x Hard-Dependency — cryptography ≥ 45 bricht nassl-Build
nassl	von sslyze gepinnt	OpenSSL-Bindings für sslyze-Cipher-Enumeration
openssl (System)	≥ 3.2.0	X25519MLKEM768-Gruppen-Support benötigt OpenSSL 3.2+ zur Laufzeit

# requirements.txt — cryptography-Version NICHT ändern
cryptography>=43.0.0,<45          # sslyze 6.x Constraint — cryptography>=46 bricht nassl
sslyze>=6.1.0
# openssl muss >= 3.2.0 auf dem Host sein für ML-KEM-Gruppen-Erkennung

// PQC Trend-Tracking

YADS speichert tägliche PQC-Readiness-Scores pro Ziel in der PQCTrend-Tabelle — für flotten-weites Fortschritts-Tracking während Organisationen auf Post-Quanten-Algorithmen migrieren.

Modell-Feld	Typ	Beschreibung
`target_id`	FK → Target	Ziel, zu dem dieser Trend-Eintrag gehört
`tenant_id`	FK → Tenant	Tenant-Isolation
`date`	Date	Tag der Aggregation (UTC)
`pqc_score`	Float 0–4	Readiness-Level an diesem Tag
`hybrid_ports`	JSON	Dict Port → KEX-Gruppe für Hybrid-aktivierte Ports
`pqc_cert_sig`	String	PQC-Zertifikat-Signatur-Algorithmus wenn erkannt, sonst null

Trend-Daten speisen das PQC-Dashboard unter /pqc/report mit einem Chart.js Dual-Axis-Diagramm: linke Achse = Host-Anzahl pro Level, rechte Achse = flotten-durchschnittlicher PQC-Score. Endpoint GET /pqc/trend/data gibt 90-Tage-Historie gruppiert nach Datum zurück.