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Neuartiges Verfahren zur Atomwaffenkontrolle

Neuartiges Verfahren zur Atomwaffenkontrolle

Mit der Technik könnte zukünftig überprüft werden, ob Staaten sich an Abrüstungsverträge halten.

Ein inter­na­tionales IT-Forscherteam aus Bochum, Prince­ton und Har­vard hat eine Tech­nik entwick­elt, mit der sich Verän­derun­gen in Atom­waf­fen­lagern beobacht­en lassen, ohne dass dabei geheime Infor­ma­tio­nen über die Waf­fen preis­gegeben wer­den. Sie kön­nte zukün­ftig helfen zu kon­trol­lieren, ob sich Staat­en an Abrüs­tungsverträge hal­ten. Die Raumüberwachung erfol­gt physikalisch mit­tels Radiow­ellen; ein aus­gek­lügeltes kryp­tografis­ches Ver­fahren macht den Prozess fälschungssich­er.

Aus wis­senschaftlich­er Sicht stellt die Atom­waf­fenkon­trolle dabei eine max­i­male Her­aus­forderung dar: Poten­zielle Angreifer sind in diesem Fall nicht kleinere Grup­pen von Hack­ern oder andere Krim­inelle, son­dern ganze Staat­en. Diese ver­fü­gen über annäh­ernd unbe­gren­zte finanzielle Ressourcen und uneingeschränk­ten Zugang zu mod­ern­ster Angriff­stech­nolo­gie.

In dem inter­diszi­plinären Pro­jekt kooperieren Mit­glieder des Bochumer Horst-Görtz-Insti­tuts für IT-Sicher­heit (HGI) eng mit amerikanis­chen Kol­le­gen von der Prince­ton Uni­ver­si­ty und der Har­vard Uni­ver­si­ty. Das Bochumer Wis­senschafts­magazin Rubin berichtet.

Radiowellenkarte zeigt Veränderungen

Um Verän­derun­gen in einem Atom­waf­fen­lager fest­stellen zu kön­nen, nutzen die Forsch­er elek­tro­mag­netis­che Wellen im Radiobere­ich. Diese wer­den von Wän­den und Gegen­stän­den reflek­tiert, sodass sich eine Art einzi­gar­tige Radiow­ellenkarte des Raums erzeu­gen lässt. Jede Verän­derung – etwa wenn ein Atom­sprengkopf aus dem Lager ent­fer­nt würde – würde das Reflex­ion­s­muster ändern und kön­nte so detek­tiert wer­den. Staat A kön­nte also die Atom­waf­fen­lager von Staat B kon­trol­lieren, indem er in regelmäßi­gen Abstän­den eine Radiow­ellenkarte des Raums anfordert.

Allerd­ings müssen wir ver­hin­dern, dass Staat B eine Radiow­ellenkarte von einem voll bestück­ten Atom­waf­fen­lager erstellt, spe­ichert und dann immer wieder an Staat A schickt, obwohl längst Sprengköpfe aus dem Lager ent­fer­nt wur­den“, erk­lärt Dr. Dr. Ulrich Rührmair vom HGI. Dafür haben die Forsch­er eine soge­nan­nte Chal­lenge in das Sys­tem einge­baut, also eine Vari­a­tion in der Anfrage für die Radiow­ellenkarte zwis­chen den bei­den Staat­en.

Täuschung vorbeugen

In dem zu kon­trol­lieren­den Raum wer­den dazu mehrere drehbare Spiegel instal­liert, die sich fer­nges­teuert aus­richt­en lassen. Die Spiegel reflek­tieren die Radiow­ellen und ändern so das Reflex­ion­s­muster des Raums, wobei jede Spiegel­stel­lung ein indi­vidu­elles Muster erzeugt. Vor jed­er Abfrage der Radiow­ellenkarte würde Staat A die Spiegel in eine bes­timmte Anord­nung drehen. Als Antwort müsste Staat B die Radiow­ellenkarte des Raums mit exakt dieser Spiege­lanord­nung schick­en, und das inner­halb weniger Sekun­den. Das geht nur, wenn Staat B den Raum jedes Mal live mit Radiow­ellen und der aktuellen Spiegel­stel­lung ver­misst; zuvor aufgeze­ich­nete Radiow­ellenkarten wären nut­z­los.

Damit Staat A die Antwort auf Richtigkeit prüfen kann, muss er bei Inbe­trieb­nahme der Tech­nik die Reflex­ion­s­muster des Raums für eine bes­timmte Anzahl ver­schieden­er Spiegel­stel­lun­gen gemessen und gespe­ichert haben.

Spiegelanordnung darf nicht vorhersagbar sein

Das Sys­tem testen die IT-Sicher­heits­forsch­er derzeit in einem Con­tain­er an der Ruhr-Uni­ver­sität mit Atom­waf­fe­nat­trap­pen und 20 Spiegeln. Mit diesem Set­ting kön­nen sie Mil­liar­den Tril­liar­den ver­schieden­er Spiegel­stel­lun­gen erzeu­gen. „Eine Her­aus­forderung dabei ist, dass der überwachte Staat nicht im Lauf der Zeit ler­nen darf, die näch­ste Spiegel­stel­lung vorherzusagen“, sagt HGI-Forsch­er Prof. Dr. Christof Paar. Dann kön­nte er die erforder­liche Radiow­ellenkarte eventuell selb­st erzeu­gen, ohne den Raum neu ver­messen zu haben.

Um das zu ver­hin­dern, nutzen die Bochumer IT-Experten ein nicht vorher­sag­bares kryp­tografis­ches Pro­tokoll, um die Spiegel einzustellen. „Wichtig ist unter anderem, dass der Zusam­men­hang zwis­chen der Chal­lenge und der Antwort darauf nicht durch ein lin­ear­es Gle­ichungssys­tem ein­deutig beschrieben wer­den kann, weil man das Sys­tem anson­sten leicht math­e­ma­tisch überlis­ten kann“, sagt Dr. Chris­t­ian Zenger, Grün­der des Start-ups Phy­sec, das eng in das Pro­jekt involviert ist. Gle­ich­es gilt für die Physik, also für die Spiegel­ma­te­ri­alien, deren Reflex­ion­seigen­schaften nicht lin­ear sein soll­ten.

(Foto © Rober­to Schird­e­wahn)