Taigi, kas yra postkvantinė kriptografija, paprastai tariant? Postkvantinė kriptografija (PQC) – tai kriptografinių algoritmų rinkinys, sukurtas taip, kad būtų saugus net ir nuo užpuoliko, turinčio galingą kvantinį kompiuterį. Postkvantinės kriptografijos pavadinimo reikšmė yra iš ankstocise: ne kriptografija, naudojanti kvantinę mechaniką, o kriptografija, sukurta tam, kad išgyventų erą po to, kai kvantiniai kompiuteriai taps pakankamai galingi, kad įveiktų šiandien naudojamą šifravimą.
Šis skirtumas yra svarbus, nes šie du dalykai dažnai painiojami. Kvantinių raktų paskirstymas naudoja kvantinę fiziką ryšiui apsaugoti. Postkvantinė kriptografija yra priešingo tipo sprendimas: įprasta matematika, veikianti paprastuose kompiuteriuose, pasirinkta būtent todėl, kad kvantiniai kompiuteriai negali jos sutrumpinti taip, kaip gali sutrumpinti RSA ar elipsinės kreivės kriptografiją.
Kodėl kvantiniai kompiuteriai nutraukia šiandieninį šifravimą #
Didžioji dalis šiandien internetą saugančio šifravimo, RSA, Difio-Helmano ir elipsinių kreivių kriptografijos (ECC) metodai remiasi matematiniais uždaviniais, kurių klasikiniu kompiuteriu iš esmės neįmanoma išspręsti per pagrįstą laiką: didžiulių skaičių skaidymas į faktorius arba diskretinio logaritmo problemos sprendimas. Pakankamai galingas kvantinis kompiuteris, veikiantis Shoro algoritmą, galėtų efektyviai išspręsti tas pačias problemas, išaiškindamas viešojo rakto kriptografiją, kuria grindžiamas saugus naršymas, autentifikavimas ir keitimasis raktais.
Tai nėra tolimas, grynai teorinis rūpestis, traktuojamas kaip nusistovėjusi mokslinė fantastika. Ekspertai apskaičiavo, kad per ateinančius 5–15 metų gali atsirasti kriptografiškai reikšmingas kvantinis kompiuteris (CRQC), galintis iš tikrųjų įveikti dabartinį šifravimą. Būtent šio įvertinimo neapibrėžtumas yra priežastis, kodėl organizacijoms patariama veikti dabar, o ne laukti konkrečios datos.
Grėsmė, dėl kurios šiandien tai tampa neatidėliotina: nuimkite derlių dabar, iššifruokite vėliau #
Artimiausia rizika yra ne būsima ataka. Tai jau vykstanti ataka. „Nurink dabar, iššifruok vėliau“ (HNDL) atakos metu priešininkas perima ir saugo užšifruotus duomenis šiandien, kol kas negalėdamas jų nuskaityti, ir tiesiog laukia. Kai tik atsiranda kriptografiškai tinkamas kvantinis kompiuteris, tie saugomi duomenys iššifruojami atgaline data.
HNDL sutrumpina perkėlimo laiką, nei atrodo. Jei jūsų duomenys turi likti konfidencialūs 10 metų, o kvantiniai kompiuteriai, galintys nulaužti šiandieninį šifravimą, gali atsirasti per tą laiką, duomenims jau dabar gresia pavojus, net jei kompiuterio, kuris juos galiausiai nulaužs, dar nėra. Vyriausybės paslaptys, sveikatos įrašai, intelektinė nuosavybė ir bet kokia informacija, turinti ilgą galiojimo laiką, yra svarbiausi šios strategijos taikiniai.
Kas daro algoritmą „postkvantiniu“? #
Norint atsakyti į klausimą, kas yra postkvantinė kriptografija algoritmo lygmeniu, reikia išnagrinėti matematinius skaičiavimus, kuriais remiasi kiekviena schema. Postkvantiniai algoritmai yra sukurti remiantis kitokiais matematiniais pagrindais nei RSA ir ECC, kurie atlaiko tiek klasikines, tiek kvantines atakas. Dažniausiai taikomi metodai:
Kodu pagrįsta kriptografijasaugumas, pagrįstas bendrųjų tiesinių klaidų taisymo kodų dekodavimo sunkumu.
Gardelinė kriptografija: saugumas, pagrįstas tam tikrų problemų sudėtingumu daugiamatėse gardelėse. Tai yra ML-KEM algoritmo pagrindas NIST pasirinktas raktų mainams.
Maišos pagrindu sukurta kriptografija: saugumas, kylantis iš kriptografinių maišos funkcijų savybių, naudojamų parašų schemose, tokiose kaip SLH-DSA.
NIST postkvantinė kriptografija standards #
2024 m. Nacionalinis institutas StandardJAV ir technologijų institutas (NIST) baigė rengti pirmuosius tris postkvantinės kriptografijos projektus. standardpo daugiamečio viešo vertinimo proceso. Šie standardpostkvantinės kriptografijos prasmę įtvirtina kažkuo konkrečiu: trimis įvardytais algoritmais enterprisegali iš tikrųjų įgyvendinti, o ne abstraktų tyrimo tikslą.
- FIPS 203, ML-KEM (Moduliu-gardelėmis pagrįstas raktų kapsuliavimo mechanizmas): pakeičia tokius algoritmus kaip ECDH, skirtus bendrai paslapčiai nustatyti užšifruotos sesijos pradžioje.
- FIPS 204, ML-DSA (Moduliu-gardelėmis pagrįstas skaitmeninio parašo algoritmas): kvantiniams skaičiavimams atsparus skaitmeninio parašo schemų, tokių kaip RSA ir ECDSA, pakaitalas.
- FIPS 205, SLH-DSA (be būsenos maišos pagrindu veikiantis skaitmeninio parašo algoritmas): maišos pagrindu veikianti parašo schema, siūlanti alternatyvų saugumo pagrindą ML-DSA.
Tai standardsuteikia tiekėjams, vyriausybėms ir enterprisetai stabilus tikslas, kurio link galima kurti kryptis, ir būtent tai postkvantinę kriptografiją paverčia iš tyrimų temos kažkuo su realiais perkėlimo terminais.
Kas yra postkvantinės kriptografijos migracija? Praktinis kelias #
Migracijos terminai sutampa, net jei ne visi jie sutampa vieneriais metais. NSA reikalauja, kad po 2027 m. sausio mėn. įsigytos nacionalinio saugumo sistemos būtų pritaikytos ateičiai ir būtų saugios kvantinei duomenų saugyklai. standards. JK NCSC paskelbė migracijos etapus 2028, 2031 ir 2035 m. ES paskelbė savo etapinį veiksmų planą iki 2035 m. Istoriškai kriptografinio kodo pakeitimas standard visoje pramonės šakoje (iš 3DES į AES, iš SHA-1 į SHA-2) užtruko nuo 5 iki 20 metų, todėl gairėse rekomenduojama pradėti taikyti anksti, o ne laukti įgaliojimo.
Praktinis migracijos kelias atrodo maždaug taip:
Įtraukite tiekėjus ir pirkimus. Pasirengimas po kvantinio etapo tampa klausimu enterpriseklauskite savo tiekėjų, o ne tik vidinio projekto.
Kriptografinis atradimas. Nustatyti, kur RSA, ECC, Diffie-Hellman sertifikatai, raktai ir kriptografinės bibliotekos iš tikrųjų naudojamos įvairiose programose, infrastruktūroje ir trečiųjų šalių priklausomybėse. Šis žingsnis nuolat apibūdinamas kaip lėčiausia ir labiausiai neįvertinta viso proceso dalis.
Prioritetą nustatykite pagal jautrumą ir gyvenimo trukmę. Ilgalaikiai, didelės vertės duomenys (intelektinė nuosavybė, vyriausybės ar sveikatos įrašai) yra pirmasis „rink-dabar-iššifruok-vėliau“ atakų taikinys, todėl jie migruojami pirmiausia.
Pritaikykite kriptovaliutų lankstumą. Kurti sistemas, kurios galėtų keisti kriptografinius algoritmus be visiško pertvarkymo, nes, diegimui bręstant, vis dar tikimasi naujų gairių ir patobulinimų po kvantinės inžinerijos.
Išbandykite hibridinius metodus. Daugelyje ankstyvųjų diegimų klasikinis algoritmas suporuojamas su postkvantiniu tame pačiame pasisveikinime (pavyzdžiui, X25519 kartu su ML-KEM), todėl ryšys išlieka saugus tol, kol galioja bent vienas iš dviejų algoritmų.
Kodėl kriptografinis atradimas yra sunki dalis #
Beveik visi PQC migracijos šaltiniai remiasi tuo pačiu atspirties tašku: negalite migruoti kriptografijos, kurios nežinote turintys. Kriptografija yra giliai įterpta į programas, debesijos paslaugas, tinklo infrastruktūrą, tapatybės sistemas ir trečiųjų šalių bibliotekas, dažnai nematoma už ją atsakingoms komandoms. Prieš atliekant bet kokį algoritmo keitimą, organizacijai reikia tikslaus, struktūrizuoto klasikinės kriptografijos buvimo vietos inventoriaus. Šis inventorius yra tai, ką... Kriptografinis medžiagų sąrašas (CBOM) yra sukurtas tam, kad būtų galima teikti paslaugas, ir tai yra praktinis pirmas žingsnis beveik kiekvieno PQC perkėlimo plano metu.
DUK #
Ne. Kvantinė kriptografija (kaip ir kvantinių raktų paskirstymas) naudoja kvantinę fiziką ryšiui apsaugoti. Postkvantinė kriptografija naudoja klasikinę, nekvantinę matematiką, pasirinktą būtent todėl, kad ji atspari kvantinių kompiuterių atakoms. PQC veikia jau turimuose kompiuteriuose ir tinkluose.
Kiek žinoma visuomenei, dar ne. Ekspertai apskaičiavo, kad kriptografiškai tinkamas kvantinis kompiuteris galėtų pasirodyti per 5–15 metų, nors tikslus laikas iš tiesų nėra aiškus. Pats šis neapibrėžtumas yra vienas iš argumentų, kodėl reikėtų migruoti anksčiau, o ne laukti patvirtintos datos.
Kadangi duomenys renkami dabar, iššifruojami vėliau. Šiandien klasikiniais algoritmais užšifruoti duomenys gali būti perimti ir saugomi dabar, o vėliau iššifruoti atgaline data, kai tik bus sukurtas pajėgus kvantinis kompiuteris. Jei jūsų duomenys turi būti konfidencialūs daugelį metų, atskleidimas prasideda nuo jų užfiksavimo, o ne iššifravimo momento.
Kripto-agility yra sistemos gebėjimas keisti kriptografinius algoritmus be didelio architektūros pakeitimo. Nuo postkvantinio standardNors algoritmai vis dar yra gana nauji ir tikimasi, kad jie bus patobulinti remiantis realia patirtimi, organizacijos, kurios gali lengvai keisti algoritmus, migruos su daug mažiau sutrikimų nei tos, kurių sistemose yra užkoduota kriptografija.
Su aptikimu: išsamus ir tikslus inventorius, kuriame nurodyta, kur iš tikrųjų naudojami klasikiniai kriptografiniai algoritmai, raktai ir sertifikatai. Be šio inventoriaus neįmanoma nustatyti, ką pirmiausia perkelti, ir įrodyti pažangą auditoriams ar reguliavimo institucijoms.
