Auswirkungen auf die Performance

Der Einsatz von Post-Quantum-Verfahren im Schlüsseltausch hat Auswirkungen auf die Performance bzw. Geschwindigkeiten beim Aufbau von IKEv2-VPN-Tunnel. Der Datendurchsatz im IPSec wird dabei nicht beeinflusst.

Folgende Konsequenzen ergeben sich im praktischen Einsatz:

Zusätzliche Latenz Mit RFC 9242 und RFC 9370 kann ein zusätzlicher Austausch hinzukommen. Dadurch entsteht mindestens ein zusätzlicher Request-/Response-Schritt. Die tatsächliche Verzögerung hängt deshalb stark von der Netzwerklaufzeit ab. Bei Verbindungen mit hoher Latenz – beispielsweise über Satelliten-, Mobilfunk- oder weit entfernte WAN-Strecken – kann dieser zusätzliche Round Trip deutlich messbar sein.
Zusätzlicher Rechenaufwand Bei einem hybriden Schlüsselaustausch müssen mehrere kryptografische Verfahren ausgeführt werden. Neben dem klassischen Diffie-Hellman-Verfahren kommen bei ML-KEM insbesondere folgende Operationen hinzu:
- Erzeugung beziehungsweise Verarbeitung des ML-KEM-Schlüsselmaterials,
- Encapsulation auf der initiierenden Seite,
- Decapsulation auf der antwortenden Seite,
- zusätzliche Verarbeitung bei der Ableitung des gemeinsamen IKE-Schlüsselmaterials.
Der Rechenaufwand ist typischerweise höher als bei einem alleinigen klassischen DH-Austausch. Besonders auf Geräten mit begrenzter CPU-Leistung kann sich das auf die Zeit zum Aufbau neuer VPN-Tunnel auswirken. Wichtig ist die Unterscheidung:
- Der Aufbau neuer IKE-SAs kann länger dauern.
- Die spätere Datenübertragung innerhalb einer bestehenden CHILD_SA wird durch den zusätzlichen Schlüsselaustausch in der Regel nicht wesentlich verlangsamt.
- Bei häufigen Rekey-Vorgängen oder vielen gleichzeitig aufzubauenden Tunneln kann der zusätzliche Aufwand jedoch relevant werden.
Auswirkungen auf die Größe der IKEv2-Nachrichten RFC 9242 reduziert nicht automatisch die insgesamt übertragene Datenmenge. Die Erweiterung verteilt zusätzliche Informationen lediglich auf mehrere IKE-Nachrichten. Die Gesamtgröße aller Nachrichten kann durch zusätzliche Payloads sogar etwas steigen, da jede Nachricht eigene IKE-Header und Payload-Strukturen benötigt. Der Vorteil liegt hauptsächlich darin, dass einzelne Nachrichten kleiner und besser transportierbar werden. Das kann Probleme mit folgenden Netzwerkeigenschaften reduzieren:
- begrenzter MTU,
- UDP-Fragmentierung,
- Firewalls und NAT-Geräte,
- VPN-Gateways mit Größenbeschränkungen,
- unzuverlässiger Übertragung großer UDP-Datagramme.