رمزنگاری پس کوانتومی چیست؟

بنابراین، رمزنگاری پساکوانتومی به زبان ساده چیست؟ رمزنگاری پساکوانتومی (PQC) مجموعه‌ای از الگوریتم‌های رمزنگاری است که برای ایمن ماندن حتی در برابر مهاجمی با یک کامپیوتر کوانتومی قدرتمند طراحی شده‌اند. معنای رمزنگاری پساکوانتومی پشت این نام، پیش از ... است.cise: نه رمزنگاری که از مکانیک کوانتومی استفاده می‌کند، بلکه رمزنگاری‌ای که برای بقا در دوران پس از قدرتمند شدن کامپیوترهای کوانتومی برای شکستن رمزگذاری‌هایی که امروزه به آنها متکی هستیم، ساخته شده است.

این تمایز مهم است زیرا این دو اغلب با هم اشتباه گرفته می‌شوند. توزیع کلید کوانتومی از فیزیک کوانتومی برای ایمن‌سازی ارتباطات استفاده می‌کند. رمزنگاری پساکوانتومی نوع مخالف راه حل است: ریاضیات معمولی، که روی کامپیوترهای معمولی اجرا می‌شود، به‌طور خاص به این دلیل انتخاب شده است که کامپیوترهای کوانتومی نمی‌توانند آن را مانند RSA یا رمزنگاری منحنی بیضوی، میان‌بر بزنند.

چرا کامپیوترهای کوانتومی رمزگذاری‌های امروزی را می‌شکنند؟ #

بیشتر رمزگذاری‌هایی که امروزه از اینترنت محافظت می‌کنند، RSA، دیفی-هلمن و رمزنگاری منحنی بیضوی (ECC)، به مسائل ریاضی متکی است که حل آنها برای یک کامپیوتر کلاسیک در مدت زمان معقول عملاً غیرممکن است: تجزیه اعداد بسیار بزرگ یا حل مسئله لگاریتم گسسته. یک کامپیوتر کوانتومی به اندازه کافی قدرتمند که الگوریتم شور را اجرا می‌کند، می‌تواند همین مسائل را به طور مؤثر حل کند و رمزنگاری کلید عمومی را که زیربنای مرور امن، احراز هویت و تبادل کلید است، آشکار سازد.

این یک نگرانی دور از دسترس و صرفاً نظری نیست که به عنوان یک داستان علمی تخیلی حل شده تلقی شود. کارشناسان تخمین می‌زنند که یک کامپیوتر کوانتومی (CRQC) که از نظر رمزنگاری مرتبط باشد، کامپیوتری که واقعاً قادر به شکستن رمزگذاری‌های فعلی باشد، می‌تواند ظرف ۵ تا ۱۵ سال آینده ظهور کند. عدم قطعیت در این تخمین دقیقاً به همین دلیل است که به سازمان‌ها گفته می‌شود به جای منتظر ماندن برای یک تاریخ قطعی، اکنون اقدام کنند.

تهدیدی که امروز این موضوع را فوری می‌کند: اکنون برداشت کنید، بعداً رمزگشایی کنید #

فوری‌ترین خطر، حمله‌ای در آینده نیست. بلکه حمله‌ای است که همین الان در حال وقوع است. در حمله‌ی «الان برداشت کن، بعداً رمزگشایی کن» (HNDL)، یک مهاجم، داده‌های رمزگذاری شده را امروز رهگیری و ذخیره می‌کند، بدون اینکه هنوز توانایی خواندن آنها را داشته باشد و به سادگی منتظر می‌ماند. به محض اینکه یک کامپیوتر کوانتومی مرتبط با رمزنگاری وجود داشته باشد، آن داده‌های ذخیره شده به صورت گذشته‌نگر رمزگشایی می‌شوند.

HNDL جدول زمانی مهاجرت را کوتاه‌تر از آنچه به نظر می‌رسد می‌کند. اگر داده‌های شما نیاز به محرمانه ماندن به مدت ۱۰ سال دارند و رایانه‌های کوانتومی که قادر به شکستن رمزگذاری‌های امروزی هستند، می‌توانند در همان بازه زمانی از راه برسند، داده‌ها همین الان در معرض خطر هستند، حتی اگر رایانه‌ای که در نهایت آن را خواهد شکست هنوز وجود نداشته باشد. اسرار دولتی، سوابق بهداشتی، مالکیت معنوی و هرگونه اطلاعاتی با ماندگاری طولانی، اهداف با بالاترین اولویت برای این استراتژی هستند.

چه چیزی یک الگوریتم را «پساکوانتومی» می‌کند؟ #

پاسخ به اینکه رمزنگاری پساکوانتومی در سطح الگوریتم چیست، به معنای بررسی ریاضیاتی است که هر طرح به آن متکی است. الگوریتم‌های پساکوانتومی بر پایه‌های ریاضی متفاوتی نسبت به RSA و ECC ساخته شده‌اند، الگوریتم‌هایی که در برابر حملات کلاسیک و کوانتومی مقاومت می‌کنند. رایج‌ترین رویکردها عبارتند از:

رمزنگاری مبتنی بر کد: امنیت مبتنی بر دشواری رمزگشایی کدهای تصحیح خطای خطی عمومی.

رمزنگاری مبتنی بر مشبک: امنیت مبتنی بر دشواری مسائل خاص در شبکه‌های با ابعاد بالا. این اساس الگوریتم ML-KEM است. NIST برای تبادل کلید انتخاب شده است.

رمزنگاری مبتنی بر هشامنیتی که از ویژگی‌های توابع هش رمزنگاری‌شده مشتق شده و در طرح‌های امضا مانند SLH-DSA استفاده می‌شود.

رمزنگاری پساکوانتومی NIST standards #

در سال ۲۰۲۴، مؤسسه ملی Standardها و فناوری (NIST) سه رمزنگاری پساکوانتومی اول را نهایی کردند standardپس از یک فرآیند ارزیابی عمومی چند ساله. اینها standardمعنای رمزنگاری پساکوانتومی را در چیزی ملموس تثبیت می‌کند: سه الگوریتم نامگذاری شده enterprises می‌تواند در واقع پیاده‌سازی شود، نه یک هدف تحقیقاتی انتزاعی.

1. FIPS 203، ML-KEM (مکانیسم کپسوله‌سازی کلید مبتنی بر ماژول-شبکه): جایگزین الگوریتم‌هایی مانند ECDH برای ایجاد یک راز مشترک در ابتدای یک جلسه رمزگذاری شده می‌شود.
2. FIPS 204، ML-DSA (الگوریتم امضای دیجیتال مبتنی بر ماژول-شبکه): جایگزینی مقاوم در برابر کوانتوم برای طرح‌های امضای دیجیتال مانند RSA و ECDSA.
3. FIPS 205، SLH-DSA (الگوریتم امضای دیجیتال مبتنی بر هش بدون تابعیت): یک طرح امضای مبتنی بر هش که یک مبنای امنیتی جایگزین برای ML-DSA ارائه می‌دهد.

اینها standardبه فروشندگان، دولت‌ها و enterpriseیک هدف پایدار برای حرکت به سمت آن، که همان چیزی است که رمزنگاری پساکوانتومی را از یک موضوع تحقیقاتی به چیزی با مهلت‌های مهاجرت واقعی تبدیل می‌کند.

مهاجرت پساکوانتومی چیست؟ یک مسیر عملی #

جدول‌های زمانی مهاجرت در حال همگرایی هستند، حتی اگر همه آنها بر سر یک سال واحد توافق نداشته باشند. NSA خریدهای سیستم‌های امنیت ملی که پس از ژانویه ۲۰۲۷ انجام می‌شوند را ملزم می‌کند که برای امنیت کوانتومی در آینده مقاوم باشند. standardش. مرکز ملی امنیت سایبری بریتانیا (NCSC) مراحل مهاجرت را برای سال‌های ۲۰۲۸، ۲۰۳۱ و ۲۰۳۵ منتشر کرده است. اتحادیه اروپا نقشه راه مرحله‌ای خود را تا سال ۲۰۳۵ منتشر کرده است. از نظر تاریخی، جایگزینی یک رمزنگاری standard در یک صنعت (از 3DES به AES، از SHA-1 به SHA-2) 5 تا 20 سال طول کشیده است، که بخشی از دلیل این است که دستورالعمل‌ها می‌گویند به جای انتظار برای دستور، زودتر شروع کنید.

مسیر مهاجرت عملی تقریباً به این شکل است:

فروشندگان و بخش تدارکات را درگیر کنید. آمادگی پساکوانتومی در حال تبدیل شدن به یک سوال است enterpriseاز تأمین‌کنندگانشان بپرسید، نه فقط یک پروژه داخلی.

کشف رمزنگاری. مشخص کنید که RSA، ECC، Diffie-Hellman، گواهینامه‌ها، کلیدها و کتابخانه‌های رمزنگاری در کجا در برنامه‌ها، زیرساخت‌ها و وابستگی‌های شخص ثالث استفاده می‌شوند. این مرحله به طور مداوم به عنوان کندترین و دست کم گرفته شده‌ترین بخش کل فرآیند توصیف می‌شود.

بر اساس حساسیت و طول عمر اولویت‌بندی کنید. داده‌های با طول عمر بالا و ارزشمند (دارایی‌های معنوی، سوابق دولتی یا سلامت) اولین هدف حملات «حالا برداشت کن، بعداً رمزگشایی کن» هستند، بنابراین ابتدا منتقل می‌شوند.

چابکی در رمزنگاری را اتخاذ کنید. سیستم‌هایی بسازید که بتوانند الگوریتم‌های رمزنگاری را بدون نیاز به مهندسی مجدد کامل، تعویض کنند، زیرا با بلوغ پذیرش، هنوز انتظار می‌رود راهنمایی‌ها و اصلاحات جدید پساکوانتومی ارائه شود.

رویکردهای ترکیبی را آزمایش کنید. بسیاری از پیاده‌سازی‌های اولیه، یک الگوریتم کلاسیک را با یک الگوریتم پساکوانتومی در یک دست‌دهی (handshake) یکسان جفت می‌کنند (برای مثال، X25519 همراه با ML-KEM)، بنابراین اتصال تا زمانی که حداقل یکی از دو الگوریتم برقرار باشد، امن باقی می‌ماند.

چرا کشف رمزنگاری بخش سخت ماجرا است؟ #

تقریباً هر منبعی در مورد مهاجرت به PQC در یک نقطه شروع همگرا می‌شود: شما نمی‌توانید رمزنگاری‌ای را که نمی‌دانید دارید، منتقل کنید. رمزنگاری در اعماق برنامه‌ها، سرویس‌های ابری، زیرساخت‌های شبکه، سیستم‌های هویت و کتابخانه‌های شخص ثالث، اغلب به طور نامرئی برای تیم‌های مسئول آن، جاسازی شده است. قبل از هرگونه تغییر الگوریتم، یک سازمان به یک فهرست دقیق و ساختاریافته از جایگاه رمزنگاری کلاسیک امروز نیاز دارد. این فهرست همان چیزی است که ... لایحه رمزنگاری مواد (CBOM) برای ارائه ساخته شده است، و این اولین گام عملی پشت تقریباً هر طرح مهاجرت به PQC است.

سوالات متداول #