Bisherige Verfahren der Verschlüsselung, auch Kryptografie genannt, verwenden ausschließlich mathematische Methoden. Demgegenüber bieten physikalische Methoden, insbesondere beim Schlüsselmanagement, eine neue Dimension in der Sicherheit.

Begonnen haben diese physikalischen Methoden mit der „Quantenkryptografie“, wie sie Nobelpreisträger Prof. Zeilinger präsentierte. Sie ist heute auch in der Praxis als hochsichere Lösung verfügbar. Doch diese Methode ist sehr komplex und teuer, vor allem bei großen Entfernungen. Da Datenverschlüsselung aber end-to-end sicher sein muss, treten bei einem internationalen Einsatz rasch eine große Anzahl an Kommunikationspartnern auf, was mit Quantenkryptografie nicht massentauglich umsetzbar ist.

Demgegenüber wird seit rund 15 Jahren an einer neuen Methode geforscht, die auf der Reziprozität der Funkübertragung und Messung von Funkkanaleigenschaften basiert und massentauglich / kostengünstig einsetzbar ist. Bei einer hochfrequenten Funkübertragung in beide Richtungen werden bei auf beiden Seiten (jeweils Sender und Empfänger) ähnliche Messergebnisse erzielt. Das Muster aus Hauptsignal und verzögerten Echos ist zufällig und nur an den beiden Empfängerseiten gleich, wodurch sich Zufallsdaten erzeugen lassen, die nicht von einem Angreifer (der andere Werte misst) abgehört werden können. Die gemessenen Werte sind die Grundlage, um in einem weiteren Verarbeitungsschritt auf beiden Seiten einen gleichen kryptografischen Schlüssel zu ermitteln. Da sich die Messungen ohne Veränderungen des Umfeldes praktisch nicht verändern, ist die größte Herausforderung dabei die erforderliche Dynamik der Messungen, die in der Praxis ausreichend nur bei bewegten Objekten erzielbar ist. Diese Methode eignet sich aber nur für kurze Entfernungen, bis ca. 20 km.

Der Fachhochschule St. Pölten ist es im Forschungsprojekt KIF, gefördert von der FFG im Rahmen der KIRAS Sicherheitsforschung, gelungen die Technologie auch für große Entfernungen, d.h. mit Hilfe von Satelliten, einsetzbar zu machen. Sie wird daher „Satellitenkryptografie“ genannt. Die oben genannte Herausforderung „Dynamik der Messungen“ ist hier durch die Bewegung der Satelliten leicht lösbar.

Ein vollständiges System der Satellitenkryptografie besteht aus zwei Endgeräten der beiden Kommunikationspartner und mehreren Satelliten. Die beiden Endgeräte kommunizieren miteinander, indem sie Signale an Satelliten senden und empfangen und dabei Messungen durchführen (Laufzeit, Phasenwinkel etc.). Die Satelliten können LEO-Satelliten (ca. 1.000 km Höhe) mit einem transparenten Transponder sein, wie schon hunderte um die Erde kreisen, oder geostationäre Satelliten (ca. 35.700 km Höhe).

Die Forschungsergebnisse wurden inzwischen auch schon mehrfach prämiert und erhielten den 1. Platz beim riz up GENIUS in der Kategorie „Geniale Forschung“, den NÖ Innovationspreis in der Kategorie Forschung und das angemeldete Patent wurde als Jahrhundertpatent bei der Feier 100 Jahre Niederösterreich ausgezeichnet.

An der Entwicklung einer kommerziellen Lösung wird gerade gearbeitet.

Von 4. Februar 2024 bis 26. Mai 2024 ist die Satellitenkrypografie Teil der aktuellen Ausstellung zu Innovationen in Luft- und Raumfahrt im Technischen Museum Wien.