NIST представил первые стандарты постквантового шифрования

[KL FC Bot]

После долгих лет исследования и тестирования, в середине августа 2023 года Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) наконец-то представил полноценные стандарты постквантового шифрования — FIPS 203, FIPS 204 и FIPS 205. Самое время поговорить о том, что они собой представляют и почему внедрять их в идеале нужно было уже вчера.

Зачем нужна постквантовая криптография

Для начала вкратце опишем ту угрозу, которую представляют для криптографии квантовые компьютеры. Состоит она в том, что квантовые вычисления могут успешно применяться для взлома асимметричного шифрования. Почему это важно? Как правило, шифрование современных коммуникаций в наиболее распространенной форме представляет собой двойную систему:

• Все сообщения шифруются симметричным алгоритмом (например, AES) — в нем используется только один ключ, который одинаков у всех участников коммуникации. Симметричные алгоритмы работают хорошо и быстро, но есть проблема: ключ надо как-то так передать от одного собеседника другому, чтобы его невозможно было перехватить в процессе передачи.
• Поэтому для передачи этого ключа используется асимметричное шифрование (например, RSA или ECDH). В нем у каждого собеседника есть пары ключей — закрытый и открытый, — которые связаны математически. Сообщение шифруется открытым ключом, а расшифровывается только закрытым. Асимметричное шифрование более медленное, поэтому использовать его для шифрования всех сообщений было бы непрактично.

Тайну переписки обеспечивает тот факт, что вычислить закрытый ключ, зная соответствующий ему открытый, — задача крайне ресурсоемкая, на ее решение могут уйти десятки, сотни, тысячи, а то и миллионы лет. Но это если мы пытаемся решить ее при помощи классических компьютеров.

Квантовые компьютеры существенно ускоряют вычисления такого рода. В частности, квантовый алгоритм Шора позволяет получать закрытые ключи асимметричного шифрования на многие порядки быстрее, чем рассчитывали создатели соответствующих криптографических схем, — за минуты или часы вместо лет и веков.

В свою очередь, вычислив закрытый ключ асимметричного шифрования, можно узнать ключ симметричного шифрования, которым и зашифрована основная переписка. Таким образом вся переписка может быть прочитана.

 

View the full article