Шта је пост-квантна криптографија и зашто је важна?

Већина људи често размишља о тајним организацијама или дубоким подземним инсталацијама када говоримо о криптографији. У суштини, криптографија је једноставно средство за заштиту и шифровање информација.

На пример, ако погледате лево од УРЛ адресе ове веб локације (у адресној траци), видећете мали симбол катанца. Катанац означава да сајт користи ХТТПС протокол за шифровање информација које се шаљу на и са сајта, штитећи осетљиве информације као што су лични подаци и подаци о кредитној картици.

Међутим, квантна криптографија је знатно напреднија и заувек ће променити безбедност на мрежи.

Шта је пост-квантна криптографија?

Да бисмо боље разумели пост-квантну криптографију, важно је прво знати шта су квантни рачунари. Квантни рачунари су изузетно моћне машине које користе квантну физику за складиштење информација и извођење прорачуна невероватно великим брзинама.

Конвенционални рачунар чува информације у бинарном облику, што је само гомила 0 и 1. У квантном рачунарству, информације се чувају у „кубитима“. Они користе својства квантне физике, као што је кретање електрона или можда начин на који је фотографија оријентисана.

Распоређујући их у различите аранжмане, квантни рачунари могу изузетно брзо да складиште и приступају информацијама. У суштини, распоред кубита би могао да ускладишти више бројева од атома у нашем универзуму.

Дакле, ако користите квантни рачунар да разбијете шифру са бинарног рачунара, неће требати дуго да она крене. Док су квантни рачунари невероватно моћни, њихови бинарни колеге и даље имају предност у неким случајевима.

За почетак, топлотна или електромагнетна поља могу утицати на квантне особине рачунара. Стога је њихова употреба генерално ограничена и њоме се мора пажљиво управљати. Лако је то рећи квантно рачунарство мења свет.

Сада, иако квантни рачунари представљају значајну претњу шифровању, још увек постоје одговарајућа одбрана. Постквантна криптографија се односи на развој нових шифара или криптографских техника које штите од криптоаналитичких напада квантних рачунара.

Ово омогућава бинарним рачунарима да заштите своје податке, чинећи их непропусним за нападе квантних рачунара. Пост-квантна криптографија постаје све важнија како се крећемо ка сигурнијој и робуснијој дигиталној будућности.

Квантне машине су већ разбиле многе асиметричне технике шифровања, првенствено ослањајући се на Шоров алгоритам.

Важност пост-квантне криптографије

Још 2016. године, истраживачи са Универзитета у Инсбруку и МИТ-а су утврдили да квантни рачунари могу лако да пробију било коју шифру коју су развили конвенционални рачунари. Они су моћнији од суперкомпјутери, наравно.

Исте године, Национални институт за стандарде и технологију (НИСТ) почео је да прихвата пријаве за нове шифре које би могле заменити јавно шифровање. Као резултат тога, развијено је неколико одбрана.

На пример, једноставан начин је да се удвостручи величина дигиталних кључева тако да се број потребних пермутација значајно повећа, посебно у случају напада грубом силом.

Само удвостручење величине кључа са 128 на 256 бита би квадратурисала број пермутација за квантни рачунар који користи Гроверов алгоритам, који је најчешће коришћени алгоритам за претраживање неструктурираних базе података.

Тренутно НИСТ тестира и анализира неколико техника са циљем да одабере једну за усвајање и стандардизацију. Од првобитно пристиглих 69 предлога, Институт је већ смањио на 15.

Постоји ли пост-квантни алгоритам? Да ли је АЕС-256 шифровање пост-квантно безбедно?

Сада је значајан фокус на развоју алгоритама "квантно отпорних".

На пример, АЕС-256 енкрипција, која се данас широко користи, обично се сматра квантно отпорном. Његова симетрична енкрипција је и даље невероватно сигурна. На пример, квантни рачунар који користи Гроверов алгоритам за дешифровање АЕС-128 шифре може смањити време напада на 2^64, што је релативно несигурно.

У случају АЕС-256 енкрипције, то би било 2^128, што је и даље невероватно робусно. НИСТ наводи да постквантни алгоритми генерално спадају у једну од три категорије:

• Шифре засноване на решетки—као што су Кибер или Дилитијум.
• Шифре засноване на коду—као што је МцЕлиеце криптосистем са јавним кључем који користи Гоппа кодове.
• Функције засноване на хеш-у—као што је систем једнократног потписа Лампорт Диффие.

Штавише, многи програмери блокчејна фокусирају се на стварање криптовалуте отпорне на квантне криптоаналитичке нападе.

Да ли је РСА пост-квантна безбедност?

РСА је асиметрични алгоритам који се некада сматрао невероватно сигурним. Тхе Сциентифиц Америцан објавио је истраживачки рад 1977. године, тврдећи да ће бити потребно 40 квадрилиона година да се разбије РСА-129 енкрипција.

Године 1994. Петер Шор, математичар који ради за Белл Лабс, креирао је алгоритам који је ефективно осудио РСА енкрипцију на неуспех. Неколико година касније, тим криптографа га је разбио у року од шест месеци.

Данас је препоручена РСА енкрипција РСА-3072, која нуди 112 бита сигурности. РСА-2048 још није крекован, али је само питање времена.

Тренутно се више од 90% свих шифрованих веза на вебу, укључујући ССЛ руковање, ослања на РСА-2048. РСА се такође користи за проверу аутентичности дигиталних потписа, који се користи за гурање ажурирања фирмвера, или за свакодневне задатке као што је провера аутентичности е-поште.

Проблем је у томе што повећање величине кључа не повећава сигурност пропорционално. За почетак, РСА 2048 је четири милијарде пута јачи од свог претходника. Али, РСА 3072 је само око 65 хиљада пута јачи. У ствари, достићи ћемо ограничења РСА енкрипције на 4,096.

Криптографски аналитичари су чак објавили серију различите методе за напад на РСА и оцртао колико они могу бити ефикасни. Ствар је у томе што је РСА сада технолошки диносаурус.

То је чак и старије од појаве Ворлд Виде Веб-а каквог познајемо. Сада је такође умесно напоменути да још увек нисмо постигли квантну надмоћ, што значи да ће квантни рачунар моћи да обавља функцију коју нормалан рачунар не може.

Међутим, то се очекује у наредних 10-15 година. Компаније попут Гугла и ИБМ-а већ куцају на врата.

Зашто нам је потребна пост-квантна криптографија?

Понекад је најбољи начин за иновацију представљање снажнијег проблема. Концепт иза пост-квантне криптографије је да промени начин на који рачунари решавају математичке проблеме.

Такође постоји потреба за развојем сигурнијих комуникационих протокола и система који могу да искористе моћ квантног рачунарства, па чак и да се заштите од њих. Многе компаније, укључујући ВПН провајдере, чак раде на објављивању ВПН-ова који су сада квантно безбедни!

Веризон-ов квантно-безбедни ВПН: шта треба да знате

Реад Нект

О аутору