Home-theater-designers
Η κρυπτογραφία ορίζεται ως η μελέτη της γραφής και επίλυσης κωδίκων. Αποτελεί σημαντικό μέρος των πρωτοκόλλων ασφαλείας και των επικοινωνιών, βελτιώνοντας το απόρρητο και διασφαλίζοντας ότι τα δεδομένα διαβάζονται μόνο από τον προβλεπόμενο παραλήπτη.
Ωστόσο, με την εμφάνιση των κβαντικών υπολογιστών, αναμένεται ευρέως ότι οι συμβατικές μέθοδοι κρυπτογραφίας δεν θα είναι πλέον βιώσιμες. Ως αποτέλεσμα, προγραμματιστές και εμπειρογνώμονες έχουν ήδη εργαστεί πάνω στο καπέλο που αναφέρουν ως κρυπτογράφηση αδιάβροχη.
ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΒΙΝΤΕΟ ΤΗΣ ΗΜΕΡΑΣ
Τι είναι λοιπόν η κβαντική κρυπτογράφηση; Και γιατί δεν μπορείτε να το δοκιμάσετε ακόμα;
Τι είναι η κρυπτογράφηση με κβαντική απόδειξη;
Η κβαντική κρυπτογράφηση αναφέρεται απλώς σε μια σειρά αλγορίθμων που δεν μπορούν να παραβιαστούν, ακόμη και με κβαντικούς υπολογιστές. Αναμένεται ότι η κβαντική κρυπτογράφηση θα αντικαταστήσει πιθανώς τους συμβατικούς αλγόριθμους που βασίζονται στην κρυπτογράφηση δημόσιου κλειδιού, η οποία γενικά βασίζεται σε ένα σύνολο δύο κλειδιών (ένα για κωδικοποίηση και ένα άλλο για αποκωδικοποίηση).
Το 1994, ένας μαθηματικός στο Bell Labs, ο Peter Shor, έγραψε μια εργασία μιλώντας για κβαντικούς υπολογιστές, οι οποίοι ήταν ουσιαστικά ισχυροί υπολογιστές που μπορούσαν να εκτελέσουν υπολογισμούς πολύ πιο ισχυροί από έναν τυπικό υπολογιστή. Αλλά τότε, ήταν μόνο μια πιθανότητα. Γρήγορα προς τα εμπρός μέχρι σήμερα, και οι υπολογιστικές συσκευές έχουν προχωρήσει πολύ. Στην πραγματικότητα, πολλοί πιστεύουν ότι οι κβαντικοί υπολογιστές απέχουν περίπου μια δεκαετία.
Περιττό να πούμε ότι αυτό προκαλεί μια σοβαρή ανησυχία: εάν οι κβαντικοί υπολογιστές γίνονταν πραγματικότητα, κάτι που φαίνεται όλο και πιο πιθανό, οι συμβατικές μέθοδοι κρυπτογράφησης θα κατέστησαν άχρηστες. Ως αποτέλεσμα, οι επιστήμονες εργάζονται πάνω σε μετακβαντική κρυπτογραφία εδώ και κάποιο καιρό.
Ανάπτυξη προτύπου κρυπτογράφησης με κβαντική απόδειξη
Το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) ξεκίνησε έναν διαγωνισμό το 2016 για την εύρεση ενός μετα-κβαντικού προτύπου κρυπτογράφησης που θα ήταν ικανό να αντιστέκεται σε έναν κβαντικό υπολογιστή.
Αυτό διαφέρει από τα συμβατικά συστήματα κρυπτογράφησης που βασίζονται κυρίως στην επίλυση πολύπλοκων μαθηματικών προβλημάτων. Το 2022, το NIST ανακοίνωσε ότι είχε επιλέξει τέσσερις βασικούς αλγόριθμους κρυπτογράφησης που θεωρεί «αποδείξεις κβαντικών». Αυτά περιλαμβάνουν:
- Ο αλγόριθμος CRYSTALS-Kyber.
- Ο αλγόριθμος CRYSTALS-Dilithium.
- ΓΕΡΑΚΙ.
- ΣΦΙΝΚΕΣ+.
Ο αλγόριθμος CRYSTALS-Kyber αναπτύσσεται για να χρησιμοποιηθεί ως γενικό πρότυπο κρυπτογράφησης. Ο αλγόριθμος είναι δημοφιλής λόγω των μικρότερων κλειδιών κρυπτογράφησης, επιτρέποντας στα δύο μέρη να τα ανταλλάσσουν γρήγορα. Αυτό σημαίνει επίσης ότι το CRYSTALS-Kyber είναι απίστευτα γρήγορο σε σύγκριση με άλλα.
Τα υπόλοιπα τρία έχουν επιλεγεί για ψηφιακές υπογραφές, ιδανικά για υπογραφή ψηφιακών εγγράφων εξ αποστάσεως ή για επαλήθευση της ταυτότητας και των δύο μερών κατά τη διάρκεια μιας ψηφιακής συναλλαγής.
Το NIST συνιστά επίσημα το CRYSTALS-Dilithium ως την πρώτη επιλογή για ψηφιακές υπογραφές και το FALCON για πιο βασικές υπογραφές που μπορεί να μην καλύπτει το Dilithium. Και οι δύο είναι γνωστοί για το ότι είναι αρκετά γρήγοροι. Και τα τρία χρησιμοποιούν μαθηματικά προβλήματα δομημένου πλέγματος για την κρυπτογράφηση των δεδομένων.
Το τέταρτο, το SPHINCS+, είναι συγκριτικά πιο αργό από τα άλλα, αλλά θεωρείται κβαντικά ανθεκτικό, καθώς βασίζεται σε ένα εντελώς διαφορετικό σύνολο μαθηματικών προβλημάτων από τα άλλα τρία. Αντί να χρησιμοποιεί δομημένα πλέγματα, αυτό βασίζεται σε συναρτήσεις κατακερματισμού.
Η σημασία της ανάπτυξης κβαντικής κρυπτογραφίας
Μία από τις μεγαλύτερες ανησυχίες για τους μεγάλους οργανισμούς σήμερα είναι ότι από τη στιγμή που ο κβαντικός υπολογιστής γίνει mainstream, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα όλα τα δεδομένα που είναι κρυπτογραφημένα με ασφάλεια αυτή τη στιγμή να κινδυνεύουν. Πολλοί το πιστεύουν Ο κβαντικός υπολογισμός θα αλλάξει εντελώς τον κόσμο , και η κρυπτογραφία είναι το μόνο πεδίο που είναι πιθανό να επηρεαστεί σε μεγάλο βαθμό.
φορητός σκληρός δίσκος που δεν εμφανίζεται στα παράθυρα 10
Για παράδειγμα, εάν στέλνετε ευαίσθητες πληροφορίες χρησιμοποιώντας συμβατική κρυπτογράφηση σήμερα, υπάρχει κίνδυνος κακόβουλων τρίτων να υποκλέψουν τα δεδομένα σας και να τα αποθηκεύσουν. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τις κρατικές υπηρεσίες, όπου το απόρρητο των διαβαθμισμένων εγγράφων σήμερα θα είναι εξίσου σημαντικό στο μέλλον.
Μόλις ο κβαντικός υπολογισμός γίνει mainstream, υπάρχει πραγματικός κίνδυνος αυτές οι ευαίσθητες πληροφορίες να αποκρυπτογραφηθούν και να δημοσιοποιηθούν ή να χρησιμοποιηθούν για σκοπούς εκβιασμού, ακόμα κι αν διαρκέσει δεκαετίες. Αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους οι κυβερνήσεις και οι υπηρεσίες ασφαλείας είναι τόσο σοβαροί για την ανάπτυξη κρυπτογράφησης ασφαλούς κβαντικής ασφάλειας όσο το δυνατόν συντομότερα.
Εάν χρησιμοποιείτε ένα προ-κοινόχρηστο κλειδί με το πρωτόκολλο IKEv1, ουσιαστικά χρησιμοποιείτε κρυπτογράφηση που θεωρείται ανθεκτική στα κβαντικά. Πολλοί επίσης το πιστεύουν AES-256, μια συχνά χρησιμοποιούμενη κρυπτογράφηση , είναι επίσης ανθεκτικό στα κβαντικά.
Ωστόσο, σύμφωνα με το NIST, οι τέσσερις κρυπτογραφήσεις που αναφέρονται παραπάνω είναι οι μόνες που θεωρούνται 'κβαντική απόδειξη'. Πολλές εταιρείες εισάγουν ήδη κβαντική ασφαλή κρυπτογράφηση στα προϊόντα τους. Για παράδειγμα, Το κβαντικό ασφαλές VPN της Verizon έχει σχεδιαστεί για να μπορεί να αντιστέκεται σε επιθέσεις από κβαντικό υπολογιστή.
Γιατί δεν μπορείτε να δοκιμάσετε ακόμα την κρυπτογράφηση με κβαντική απόδειξη;
Ενώ υπάρχουν πολλά πρότυπα κρυπτογράφησης που θεωρούμε ασφαλή για κβαντικά, κανένα δεν έχει πραγματικά δοκιμαστεί. Και ο λόγος για αυτό είναι προφανής: δεν έχουμε ακόμα κβαντικούς υπολογιστές.
Ωστόσο, πλησιάζουμε όλο και πιο κοντά. Νανουπολογιστής , κάτι που σε ένα σημείο θεωρείται αδύνατο, είναι πραγματικό, καθώς αρκετές σύγχρονες συσκευές χρησιμοποιούν πλέον τρανζίστορ που έχουν κανάλια με μήκος μικρότερο από 100 νανόμετρα.
Μάλιστα, το 2019, Η Google δημοσίευσε μια αναφορά ορόσημο στο Nature , υποστηρίζοντας ότι είχαν επιτύχει την κβαντική υπεροχή με το Sycamore, τον κβαντικό υπολογιστή τους. Σε μια ομάδα με επικεφαλής τον John Martinis, έναν πειραματικό φυσικό, μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν τον κβαντικό υπολογιστή τους για να πραγματοποιήσουν πολύπλοκους υπολογισμούς που θα χρειάζονταν έναν τυπικό υπερυπολογιστή περισσότερα από 100.000 χρόνια.
Αυτό δεν είναι ακόμη λόγος ανησυχίας: πέτυχαν κβαντική υπεροχή μόνο με μια συγκεκριμένη περίπτωση, αλλά δείχνει ότι ο κβαντικός υπολογισμός είναι πολύ πραγματικός και όχι τόσο μακριά όσο νομίζουν οι περισσότεροι.
Ως αποτέλεσμα, επειδή ο κβαντικός υπολογισμός δεν είναι πραγματικά διαθέσιμος, είναι αδύνατο να τον δοκιμάσετε σωστά. Στην πραγματικότητα, για να εξηγήσει πόσο συγκεκριμένο ήταν το πρόβλημα που έλυσε το Sycamore, η ομάδα παρουσίασε μια περίπτωση όπου ο υπολογιστής έπρεπε να υπολογίσει την πιθανότητα διαφορετικών αποτελεσμάτων χρησιμοποιώντας μια κβαντική γεννήτρια τυχαίων αριθμών.
Αυτό είναι προφανώς πολύ διαφορετικό από τις συμβατικές κρυπτογραφήσεις, οι οποίες γενικά περιλαμβάνουν μαθηματικές εξισώσεις. Ωστόσο, δείχνει πόσο ισχυρό μπορεί να είναι στο επόμενο καλύτερο πράγμα όταν οι επιστήμονες καταφέρουν να το κατακτήσουν πλήρως.
Λάβετε μέτρα για την κρυπτογράφηση των πληροφοριών σας σήμερα
Ενώ η κβαντική κρυπτογράφηση απέχει ακόμα λίγο, δεν βλάπτει να βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε τα κατάλληλα μέτρα ασφαλείας σήμερα. Για παράδειγμα, εάν χρησιμοποιείτε χώρο αποθήκευσης cloud για την αποθήκευση προσωπικών αρχείων ή δεδομένων, βεβαιωθείτε πάντα ότι χρησιμοποιείτε έναν πάροχο αποθήκευσης cloud από άκρο σε άκρο.