Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Erstellung einer PQC-Migrationsroadmap

Warum Sie jetzt einen PQC-Migrationsplan benötigen

Als die Branche das letzte Mal vor einer groß angelegten kryptografischen Umstellung stand, bei der RSA durch die Kryptografie auf elliptischen Kurven (ECC) ersetzt wurde, dauerte der Übergang mehr als ein Jahrzehnt. Viele Unternehmen haben ihn nie abgeschlossen.

Die Umstellung auf Post-Quanten-Kryptografie wird um eine Größenordnung schwieriger sein. PQC-Algorithmen bringen größere Schlüsselgrößen, neue Sicherheitsanforderungen, mehrere Algorithmenfamilien und möglicherweise mehrere Umstellungsphasen mit sich, einschließlich Übergangsphasen, in denen klassische und Post-Quanten-Algorithmen parallel laufen. Im Gegensatz zum Übergang zu ECC muss diese Umstellung möglicherweise innerhalb engerer Zeitrahmen erfolgen, bedingt durch die wachsende Bedrohung durch quantenfähige Angreifer und regulatorische Fristen wie CNSA 2.0.

Ohne einen strukturierten Fahrplan laufen Unternehmen Gefahr, erst dann reaktiv zu reagieren, wenn Quantenbedrohungen bereits Realität geworden sind. Mit einem solchen Fahrplan wird der Übergang zu einem kontrollierten, schrittweisen Prozess, der kritische Daten in jeder Phase schützt.

Dieser Leitfaden führt Sie durch sechs Schritte zur Erstellung einer PQC-Migrationsroadmap, die Ihr Unternehmen von der Bestandsaufnahme zur Umsetzung führt.

Schritt 1: Erfassen und inventarisieren Sie Ihre kryptografischen Vermögenswerte

Was man nicht sieht, kann man auch nicht migrieren. Der erste Schritt besteht darin, eine umfassende Bestandsaufnahme aller kryptografischen Ressourcen in Ihrem gesamten Unternehmen zu erstellen.

Was es zu entdecken gibt

Ihr Inventar sollte Folgendes enthalten:

• Zertifikate und Schlüssel: alle verwendeten X.509-Zertifikate, TLS , Code-Signing-Schlüssel und SSH-Schlüssel
• Algorithmen und Protokolle, auf welche kryptografischen Algorithmen die einzelnen Systeme zurückgreifen (RSA, ECDSA, AES usw.) sowie die Protokolle, die diese verwenden (TLS, IPsec, S/MIME)
• Kryptografiebibliotheken – die software , die Kryptografie in Ihren Anwendungen umsetzen
• Hardware (HSMs) – Geräte zur Speicherung und Verwaltung von Schlüsseln, die für die Unterstützung von PQC möglicherweise Firmware- oder hardware erfordern
• Netzwerkendpunkte, Cloud-Workloads und CI/CD-Pipelines – überall dort, wo Zertifikate ausgestellt, erneuert oder validiert werden
• IoT Remote-Geräte, eingebettete Systeme sowie im Feld eingesetzte hardware langen Lebenszyklen und eingeschränkten Aktualisierungsmöglichkeiten

Warum manuelle Ansätze scheitern

Schon allein das Aufspüren aller kryptografischen Komponenten in einem großen Unternehmen ist eine schwierige Aufgabe. Zertifikate werden ständig ausgestellt und widerrufen, Cloud-Workloads werden hoch- und heruntergefahren, und Entwicklungsteams binden kryptografische Abhängigkeiten ein, ohne dass diese zentral nachverfolgt werden. Manuelle Prüfungen sind auf Unternehmensebene nicht praktikabel.

Automatisierte Erfassungstools sind unverzichtbar. Sie liefern eine grundlegende Übersicht über die kryptografische Nutzung, die als Grundlage für alle nachfolgenden Schritte der Roadmap dient, und ermöglichen eine kontinuierliche Überwachung, sodass Ihr Bestand stets auf dem neuesten Stand bleibt, wenn sich Ihre Umgebung verändert.

Key takeaway:
If you don’t know where your cryptography lives, you can’t assess your quantum risk, prioritize your migration, or measure your progress. Start here.

Schritt 2: Klassifizierung und Priorisierung nach Risiko

Nicht alle Systeme sind dem gleichen Quantenrisiko ausgesetzt. Sobald Sie einen Überblick gewonnen haben, klassifizieren Sie Ihre kryptografischen Ressourcen anhand von vier Faktoren:

Rahmenwerk zur Risikoklassifizierung

Data sensitivity
What is the confidentiality requirement? Health records, trade secrets, government intelligence, and financial data demand the strongest protection.

Confidentiality lifespan
How long must this data remain confidential? Data that requires protection for a decade or more faces the most urgent quantum risk.

System longevity
How long will this system remain in service? Automotive ECUs, satellites, and medical implants cannot be easily updated once deployed.

Difficulty of replacement
Can you update this system with a software patch, or does it require expensive hardware upgrades? Systems requiring changes need earlier planning.

HNDL: Der Hauptgrund für die Priorisierung von „Encryption-First“

Das dringlichste Quantenrisiko ist kein zukünftiger Angriff – es findet bereits jetzt statt. Bei einem„Harvest Now, Decrypt Later“(HNDL)-Angriff fangen Angreifer heute verschlüsselte Daten ab und speichern sie, um sie zu entschlüsseln, sobald ein kryptografisch relevanter Quantencomputer (CRQC) verfügbar ist.

Alle Daten, die langfristig vertraulich bleiben müssen, sind derzeit durch HNDL gefährdet. Daher sind Protokolle zur Schlüsselaufbau das Migrationsziel mit höchster Priorität: Wenn der Schlüsselaustausch kompromittiert wird, sind der Verschlüsselungsschlüssel und alle damit geschützten Daten gefährdet.

Algorithmen für digitale Signaturen weisen ein anderes Risikoprofil auf. Eine Signatur kann erst nach Einführung eines CRQC gefälscht werden, nicht rückwirkend. Das bedeutet, dass die Umstellung der Signaturverfahren für Systeme mit langen hardware (bei denen die Entwurfs- und Einführungsphase über den CRQC-Zeitrahmen hinausreichen kann) dringend erforderlich ist, jedoch weniger zeitkritisch ist als die Umstellung der Verschlüsselung bei ruhenden Daten.

Gesetzlich vorgeschriebene Fristen

Alle Systeme, die Compliance-Anforderungen unterliegen, sollten anhand der behördlichen Fristen abgeglichen werden. Die CNSA 2.0 der NSA schreibt eine gestaffelte Umstellung auf PQC-Algorithmen je nach Anwendungsfall vor, wobei erste Fristen festgelegt sind. Unternehmen in regulierten Branchen sollten ihre Prioritäten an diesen externen Fristen ausrichten.

Key takeaway:
Prioritize encryption migration for long-lived confidential data (HNDL risk), hen address signature migration for long-lifecycle hardware. Map everything against regulatory timelines.

Schritt 3: Wählen Sie Ihre Migrationsstrategie aus

Es gibt keinen einzigen richtigen Migrationsweg. Die beste Strategie hängt von Ihrem Risikoprofil, den Compliance-Anforderungen und den technischen Einschränkungen ab. Die meisten Unternehmen werden eine Kombination verschiedener Ansätze über verschiedene Systeme hinweg nutzen.

Schrittweise Migration: Vertraulichkeit hat oberste Priorität

Bei diesem schrittweisen Ansatz werden zunächst die wichtigsten Protokolle zur Verbindungsherstellung auf PQC umgestellt, um das HNDL-Risiko zu beseitigen; in einer zweiten Phase folgt dann die Umstellung der digitalen Signaturen.

The logic behind:
Key establishment migration is less disruptive than signature migration. PQC signatures are significantly larger than their classical counterparts, and certificate chains require multiple signatures meaning signature migration may demand larger architectural changes. By securing key establishment first, you protect confidentiality with relatively less effort while deferring the more complex PKI changes.

Bestimmte Protokolle werden bereits im Hinblick auf diese zweistufige Migration standardisiert, wodurch die postquantenische Sicherheit für Vertraulichkeitsmerkmale gewährleistet wird, während in der Zwischenzeit die Sicherheit für die Authentifizierung, die ausschließlich auf klassischen Computern basiert, aufrechterhalten bleibt.

Best for:
Organizations with significant HNDL exposure that need to protect confidentiality quickly without disrupting their full PKI infrastructure.

Hybridkryptografie: Doppelte Absicherung

Hybridalgorithmen kombinieren einen klassischen Algorithmus mit einem PQC-Algorithmus, sodass das System sicher bleibt, solange mindestens einer der Algorithmen unknackbar ist.

The logic behind:
PQC algorithms are newer, and their security risks are not yet fully understood. The SIKE algorithm which advanced to the final round of NIST’s standardization process before being completely broken by a classical computer attack demonstrates that even vetted can fail. Hybrid cryptography hedges against this uncertainty.

Trade-offs:
Hybrid approaches add complexity, produce larger cryptographic artifacts, introduce slower performance, require more code and testing, and create an additional migration step the eventual transition from hybrid to pure PQC. Hybrid is a transitional measure, not a destination.

Hybride KEMs (Key Encapsulation Mechanisms) sind kostengünstiger als hybride Signaturen, da KEMs kurzlebig sind und keine langfristige Identitätsinfrastruktur erfordern. Hybride Signaturen hingegen beinhalten dauerhafte Schlüssel, Zertifikate und die gesamte Vertrauensinfrastruktur, einschließlich einer doppelten Migration der PKI.

Best for:
Risk-averse organizations or those operating in environments where the consequences of a PQC algorithm failure would be severe.

CNSA 1.0 und CNSA 2.0: Dem Kurs der Regierung folgen

Für Organisationen, die sich an die Anforderungen der US-Regierung halten, bietet der Zwei-Suites-Ansatz der NSA einen klar definierten Migrationspfad:

CNSA 1.0nutzt herkömmliche Algorithmen mit größeren Parametern, die Quantenangriffen länger standhalten als Standardkonfigurationen. Das verschafft zwar Zeit, ist aber ausdrücklich keine langfristige Strategie. Es könnte das Problem lediglich um einige Jahre hinauszögern.

CNSA 2.0legt von der NIST standardisierte PQC-Algorithmen fest, die für den langfristigen Einsatz vorgesehen sind. Die Umstellung auf CNSA 2.0 wird schrittweise erfolgen, wobei die NSA anwendungsspezifische Zeitpläne vorlegt.

Best for:
Government contractors, defense organizations, and any entity required to comply with NSA cryptographic guidance. Organizations requiring high level security may consider this option as best practice.

Kryptografische Agilität

Kryptografische Agilität istdie Fähigkeit einer Organisation, Algorithmen, Protokolle, Schlüssel oder sonstige kryptografische Ressourcen systematisch zu verwalten, ohne dabei den Betrieb zu stören. Unabhängig davon, für welche Strategie Sie sich entscheiden, ist kryptografische Agilität der gemeinsame Wegbereiter. Eine kryptografisch agile Architektur ermöglicht es Ihnen, Strategien zu wechseln oder Ansätze zu kombinieren, ohne Ihre Systeme von Grund auf neu gestalten zu müssen.

Schritt 4: Richten Sie Ihre PKI-Infrastruktur ein

PKI ist das Rückgrat der digitalen Identität und des Vertrauens und stellt oft den komplexesten und zeitaufwendigsten Teil einer PQC-Migration dar. Die Migration der PKI ist nicht einfach nur eine Neuausstellung von Zertifikaten. Sie erfordert die Aktualisierung von Zertifizierungsstellen, Validierungspfaden und jedem System, das von der Zertifikatskette abhängt.

Warum PKI ein entscheidender Faktor ist

Jedes digitale Zertifikat, jede authentifizierte Verbindung und jedes signierte Artefakt in Ihrem Unternehmen durchläuft die PKI. Solange Ihre PKI-Infrastruktur keine PQC-Algorithmen unterstützt, ist eine breitere Einführung von PQC nicht möglich – unabhängig davon, wie gut Ihre Anwendungen oder Protokolle darauf vorbereitet sind.

Die Herausforderung hinsichtlich der Größe der PQC-Signatur

Die bisher vom NIST standardisierten PQC-Signaturalgorithmen erzeugen deutlich größere Signaturen als ihre klassischen Pendants. Zertifikatsketten erfordern in der Regel mehrere Zertifikate und damit auch mehrere Signaturen, was bedeutet, dass sich der Größenanstieg über die gesamte Kette hinweg vervielfacht. Dies kann zu einer Verletzung der Annahmen führen, die in bestehenden Protokollen, Netzwerkpuffern und Speichersystemen zugrunde liegen.

Größere Signaturen wirken sich zudem auf die Leistung in nachgelagerten Prozessen aus: erhöhte Bandbreitennutzung, mehr Roundtrips bei Handshake-Protokollen und potenzielle Denial-of-Service-Schwachstellen, bei denen übergroße Nachrichten die Leistung des HSM beeinträchtigen.

Vorbereitung auf den Übergang

Test PQC and hybrid certificates in non-production environments first.
Validate that your certificate authorities can issue PQC certificates and that your validation paths handle the larger artifacts correctly.

Plan for coexistence.
During the transition period, your infrastructure will need to support both classical and PQC certificates simultaneously. Systems that validate certificates must handle both types without breaking.

Update trust anchors systematically.
Root certificates and intermediate CAs need to be migrated on a coordinated schedule updating leaf certificates without updating the trust chain above them .

Coordinate with partners and vendors.
Any system that exchanges certificates with external parties requires alignment on PQC certificate support timelines.

Key takeaway:
PKI readiness is a prerequisite for broader PQC migration. Start preparing your certificate infrastructure early will be critical .

Schritt 5: Testen, Validieren und schrittweises Einführen

Gehen Sie niemals direkt in die Produktion. PQC-Algorithmen weisen grundlegend andere Leistungsmerkmale auf als klassische Algorithmen, und Annahmen, die jahrzehntelang galten, bestehen den Übergang möglicherweise nicht.

Was soll getestet werden?

Bandwidth and latency:
PQC artifacts are much larger, resulting in increased bandwidth usage and more round trips in handshake protocols. Measure the impact on your specific network conditions and application requirements.

HSM throughput:
PQC signature algorithms typically process the entire message internally, which can degrade performance for large messages particularly on HSMs. Pre-hashing can mitigate this but adds implementation complexity.

Interoperability:
Test PQC and hybrid configurations against every partner, vendor, and dependent system that exchanges cryptographic artifacts with your infrastructure. The variety of hybrid combinations can create interoperability challenges.

Certificate chain validation:
Verify that the full chain from root CA to leaf certificate works correctly with PQC signatures across all consuming applications.

Schrittweise Einführung mit Rollback

Planen Sie Ihre Bereitstellung in Phasen und sorgen Sie dafür, dass in jeder Phase ein Rollback möglich ist. Wenn Sie grundlegende Sicherheitsinfrastrukturen ändern, ist die Möglichkeit eines Rollbacks kein optionales Extra, sondern unverzichtbar.

Eine kryptoagile Architektur erleichtert sowohl die Einführung als auch die Rücknahme erheblich. Dank der Kryptoagilität können Algorithmen durch Richtlinienänderungen statt durch Codeänderungen ausgetauscht werden, wodurch sich das Risiko und der Aufwand in jeder Bereitstellungsphase verringern.

Validierungs-Checkliste

Isolated environment testing
Validate all PQC algorithms and hybrid configurations in a dedicated test environment before any production exposure.

Performance baseline comparison
Benchmark PQC performance against your current classical implementation across all critical metrics (latency, throughput, resource utilization).

Partner readiness verification
Confirm that external systems consuming your certificates or encrypted data can handle PQC artifacts.

Rollback procedure testing
Verify that you can revert to classical algorithms cleanly if issues arise during deployment.

Monitoring and alerting
Establish continuous monitoring for performance degradation, certificate validation failures, and interoperability issues post-deployment.

Key takeaway:
Test thoroughly, deploy incrementally, and always maintain the ability to roll back. Crypto agility reduces the testing burden but does not eliminate it.

Schritt 6: Planen Sie die kontinuierliche Weiterentwicklung des Algorithmus

Die Umstellung auf PQC ist nicht abgeschlossen, sobald Sie Ihre ersten quantenresistenten Algorithmen einsetzen. Die Kryptografie wird sich weiterentwickeln, und Ihre Roadmap muss diesen fortlaufenden Veränderungen Rechnung tragen.

Die Normenlandschaft befindet sich nach wie vor im Wandel

Das NIST hat bislang fünf PQC-Algorithmen standardisiert; weitere Algorithmen sind in Vorbereitung, insbesondere Signaturalgorithmen, die für verschiedene Anwendungsfälle optimiert sind. Jeder neue Algorithmus wird unterschiedliche Kompromisse hinsichtlich Schlüsselgröße, Signaturgröße, Effizienz und Sicherheitseigenschaften mit sich bringen.

Neben dem NIST führen auch andere Normungsgremien eigene Verfahren durch. Das deutsche BSI hat eine eigene Reihe von PQC-Algorithmen empfohlen, darunter auch einige, die vom NIST nicht ausgewählt wurden. Korea, China und Russland führen unabhängige Normungsprojekte durch, mit dem Ziel, Algorithmen für den Einsatz in ihren jeweiligen Hoheitsgebieten zu standardisieren. Global tätige Organisationen müssen möglicherweise mehrere Algorithmenfamilien gleichzeitig unterstützen.

Es gibt keinen Algorithmus, der für alle Fälle geeignet ist

Welcher PQC-Algorithmus für einen bestimmten Anwendungsfall der „beste“ ist, hängt stark von der hardware dem Betriebskontext ab. Bei Geräten mit begrenzten Ressourcen – wie IoT , eingebetteten Steuerungen und Smartcards – können die Kompromisse zwischen Schlüsselgröße, Signaturgröße und Recheneffizienz den Durchsatz und die Praxistauglichkeit erheblich beeinflussen. Der optimale Algorithmus für einen TLS in der Cloud ist nicht derselbe wie der optimale Algorithmus für eine Satellitenkommunikationsverbindung.

Das bedeutet, dass die Auswahl von Algorithmen keine einmalige Entscheidung ist. Da neue Algorithmen standardisiert werden und bestehende Algorithmen immer besser verstanden werden, müssen Unternehmen ihre Auswahl entsprechend anpassen.

Krypto-Agilität als dauerhafte Kompetenz

Die beste Vorbereitung auf die kontinuierliche Weiterentwicklung von Algorithmen besteht darin,kryptografische Agilitätals dauerhafte Betriebsfähigkeit zu etablieren – und nicht nur als Instrument für die anfängliche Umstellung auf PQC. Mit einer kryptografisch agilen Architektur und einer richtliniengesteuerten Verwaltungsplattform lassen sich kryptografische Komponenten gemäß aktualisierten Richtlinien ersetzen, ohne dass Systeme neu entworfen oder Code umgeschrieben werden müssen.

Wie das NIST feststellt, „ist Krypto-Agilität ein zentraler Ansatz, der auf allen Ebenen – von Algorithmen bis hin zu Unternehmensarchitekturen – umgesetzt werden sollte.“

Key takeaway:
Design your systems to accommodate future algorithm changes. The PQC migration is not a one-time project it is the beginning of an ongoing cryptographic management discipline.

Wie Keyfactor helfen Keyfactor

Jeder Schritt der PQC-Migrationsroadmap entspricht direkt den Funktionen der Keyfactor-Plattform:

Discovery and inventory (Step 1):
Keyfactor Agilesec provides automated discovery that builds a complete cryptographic asset inventory across applications, devices, cloud workloads, and infrastructure, giving you the visibility foundation the entire roadmap depends on.

PKI readiness (Step 4):
EJBCA delivers built-in support for quantum-resistant and hybrid certificates, enabling your certificate authorities to issue PQC certificates today. SignServer enables code signing with NIST PQC algorithms, extending quantum-resistant signing to your software supply chain.

Phased deployment (Step 5):
Keyfactor Command automates certificate lifecycle management – renewal, provisioning, and revocation at scale – enabling organizations to swap cryptographic algorithms without disruptioning and rolling back if needed.

Ongoing evolution (Step 6):
Bouncy Castle APIs in Java and C# let product teams integrate PQC algorithms into their applications today, with the flexibility to adopt new algorithms as they are standardized. Policy-driven management supports future algorithm changes without architecture redesign.

Die Quintessenz

Die Unternehmen, die heute damit beginnen, ihre Roadmap für die Umstellung auf PQC zu erstellen, werden den Übergang zur quantenresistenten Kryptografie nach ihren eigenen Vorstellungen gestalten. Diejenigen, die abwarten, werden mit engen Zeitplänen, begrenzten Optionen und erhöhten Risiken konfrontiert sein.

Die sechs Schritte in diesem Leitfaden sind keine Checkliste, die man einmalig abarbeitet. Sie bilden die Grundlage für ein kontinuierliches kryptografisches Management: Beginnen Sie mit der Transparenz, priorisieren Sie nach Risiko, wählen Sie für jedes System die richtige Migrationsstrategie, bereiten Sie Ihre PKI-Infrastruktur vor, testen und implementieren Sie schrittweise und bauen Sie die operativen Fähigkeiten auf, um sich an die sich wandelnde Landschaft anzupassen.

In der Kryptografie bedeutet „später“ oft „zu spät“. Die Roadmap beginnt jetzt.