Criptografia post-cuantică vs criptografia cuantică

Criptografia post-cuantică se ocupă de criptosisteme care rulează pe computere convenționale și sunt protejate împotriva atacurilor computerelor cuantice. Acest domeniu a apărut deoarece majoritatea criptosistemelor cu cheie publică populare în prezent se bazează pe problema factorizării întregi sau pe problema logaritmului discret, ambele fiind ușor rezolvabile pe computere cuantice suficient de mari folosind algoritmul lui Shor. Chiar dacă calculul cuantic experimental actual, cunoscut publicului, nu este nici pe departe suficient de puternic pentru a ataca criptosistemele reale, mulți criptografi cercetează noi algoritmi, în cazul în care calculul cuantic devine o amenințare în viitor.

În schimb, majoritatea criptografiilor simetrice actuale (cifruri simetrice și funcții hash) sunt protejate de computerele cuantice. Algoritmul cuantic Grover poate accelera atacurile împotriva cifrurilor simetrice, dar acest lucru poate fi contracarat prin creșterea dimensiunii cheii. Astfel, criptografia post-cuantică nu se concentrează pe algoritmi simetrici. Criptografia post-cuantică nu are nicio legătură cu criptografia cuantică, care se referă la utilizarea fenomenelor cuantice pentru a obține secretul. În prezent, criptografia post-cuantică se concentrează în principal pe patru abordări diferite:

• Criptografie bazată pe rețea, cum ar fi NTRU și GGH;
• Criptografie multivariată, cum ar fi ulei și oțet dezechilibrate;
• Semnături bazate pe hash, cum ar fi semnăturile Lamport și schema de semnătură Merkle;
• Criptografie bazată pe cod care se bazează pe coduri de corectare a erorilor, cum ar fi criptarea McEliece și semnăturile Niederreiter.

Putem folosi următoarea figură pentru a arăta clar conținutul criptografiei post-cuantice [7].

Figura 4. Criptografie post-cuantică. Mărimile și timpii sunt simplificați la b₁ + ο(1), b₂ + ο(1), etc. Optimizarea oricărui b specific necesită o analiză mai detaliată.

Criptografia post-cuantică este, în general, un subiect destul de diferit de criptografia cuantică:

• Criptografia post-cuantică, la fel ca restul criptografiei, acoperă o gamă largă de sarcini de comunicare securizată, de la operațiuni cu cheie secretă, semnături cu cheie publică și criptare cu cheie publică până la operațiuni de nivel înalt, cum ar fi votul electronic securizat. Criptografia cuantică se ocupă de o singură sarcină, și anume extinderea unui secret partajat scurt într-un secret partajat lung.
• Criptografia post-cuantică, la fel ca restul criptografiei, include unele sisteme dovedite a fi sigure, dar include și multe sisteme cu costuri mai mici despre care se presupune că sunt sigure. Criptografia cuantică respinge sistemele conjecturale – ridicând întrebarea cum pot Alice și Bob să partajeze în siguranță un secret în primul rând.
• Criptografia post-cuantică include multe sisteme care pot fi utilizate pentru o fracțiune vizibilă a comunicării actuale pe internet – Alice și Bob trebuie să efectueze unele calcule și să trimită unele date, dar nu au nevoie de hardware nou. Criptografia cuantică necesită hardware de rețea nou, care este, cel puțin pentru moment, imposibil de scump pentru marea majoritate a utilizatorilor de internet.

Sursa: Xiaoqing Tan (2012). ”Introduction to Quantum Cryptography”, din Theory and Practice of Cryptography and Network Security Protocols and Technologies, Cap. 5, http://dx.doi.org/10.5772/56092, licența CC BY 3.0. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu