Despre criptografia post-cuantică

Calculatoarele cuantice utilizează proprietăți ale mecanicii cuantice pentru a calcula într-un mod fundamental diferit față de computerele digitale, „clasice” de astăzi. Acestea sunt, teoretic, capabile să efectueze anumite calcule care nu ar fi fezabile pentru computerele clasice. Deși continuă să se facă progrese în tehnologia calculului cuantic, computerele cuantice de astăzi sunt încă limitate și suferă de rate de eroare relativ mari la fiecare operațiune pe care o efectuează.

În viitor, este posibil ca ratele de eroare să poată fi reduse astfel încât să poată exista un computer cuantic mare, de uz general. Este însă dificil de prezis când se va întâmpla acest lucru, deoarece multe provocări inginerești și fizice trebuie depășite mai întâi. Multe națiuni investesc masiv în calculul cuantic și, presupunând că dezvoltatorii vor depăși aceste provocări în viitor, majoritatea algoritmilor tradiționali de criptografie cu cheie publică (PKC) utilizați astăzi vor fi vulnerabili la atacuri. Un computer cuantic care va putea rula aceste atacuri este denumit computer cuantic relevant din punct de vedere criptografic (CRQC).

PKC tradițional include algoritmi bazați pe factorizarea întregilor (cum ar fi RSA) și algoritmi bazați pe problema logaritmului discret (cum ar fi Finite Field Diffie-Hellman, ECDH, DSA, ECDSA, EdDSA). Acești algoritmi sunt utilizați în principal pentru:

• stabilirea cheii (utilizată pentru a conveni asupra unei chei criptografice partajate pentru o comunicare securizată)
• semnături digitale (utilizate pentru a susține dovada identității și a încrederii într-o rețea)

Pentru stabilirea și criptarea cheii, există riscul ca un atacator să colecteze și să stocheze date astăzi și să le decripteze la un moment dat în viitor. Având în vedere costul stocării unor cantități uriașe de date vechi timp de decenii, un astfel de atac este probabil să fie util doar pentru informații de foarte mare valoare. Aceasta înseamnă că, pentru organizațiile care trebuie să ofere protecție criptografică pe termen lung a datelor de foarte mare valoare, posibilitatea unui CRQC în viitor este o amenințare relevantă acum.

Amenințarea la adresa semnăturilor digitale este că un adversar care posedă un CRQC ar putea falsifica semnături pentru a se da drept proprietarul legitim al cheii private sau ar putea modifica informații a căror autenticitate este protejată de o semnătură digitală. Acest atac ar trebui luat în considerare înainte de a exista un CRQC, în special atunci când se implementează chei pentru ancore de încredere de mare valoare, care sunt destinate să aibă o durată lungă de viață operațională.

Spre deosebire de PKC, securitatea criptografiei simetrice nu este afectată semnificativ de computerele cuantice, iar algoritmii simetrici existenți cu chei de cel puțin 128 de biți (cum ar fi AES) pot continua să fie utilizați. Securitatea funcțiilor hash, cum ar fi SHA-256, nu este, de asemenea, afectată semnificativ, iar funcțiile hash securizate pot continua să fie utilizate.

Cea mai bună atenuare împotriva amenințării reprezentate de computerele cuantice la adresa PKC tradițional este criptografia post-cuantică (PQC). Cunoscută și sub denumirea de „criptografie sigură pentru chei” sau „criptografie rezistentă la cuantice”, algoritmii PQC vor înlocui algoritmii PKC vulnerabili utilizați astăzi atât pentru stabilirea cheilor, cât și pentru semnăturile digitale.

Securitatea algoritmilor PQC se bazează pe probleme matematice despre care se crede că sunt dificil de rezolvat atât pentru computerele clasice, cât și pentru cele cuantice. Acești algoritmi nu vor fi neapărat înlocuitori drop-in pentru algoritmii PKC actuali în protocoale sau sisteme, așa că proprietarii de sisteme ar trebui să înceapă să planifice migrarea către PQC.

Sursa: National Cyber Security Centre, Next steps in preparing for post-quantum cryptography, licența Open Government Licence (OGL) v3.0. Traducere și adaptare de Nicolae Sfetcu