Μηχανικοί παρουσίασαν ένα νέο σύστημα επικοινωνιών που έχει σχεδιαστεί για την προστασία των τηλεπικοινωνιών από επιθέσεις κβαντικών υπολογιστών. Το σύστημα, που ονομάζεται «QS7001», παρουσιάστηκε στις 22 Ιανουαρίου από εκπροσώπους της ελβετικής εταιρείας ημιαγωγών SEALSQ στο Παγκόσμιο Οικονομικό Φόρουμ στο Νταβός της Ελβετίας.
Για την προστασία των δεδομένων που μεταδίδονται μέσω του Διαδικτύου, από πληροφορίες πληρωμών έως προσωπικά ιατρικά αρχεία, το περιεχόμενο των μηνυμάτων κρυπτογραφείται. Η κρυπτογράφηση αποκρυπτογραφεί τις πληροφορίες χρησιμοποιώντας μαθηματικά προβλήματα τόσο πολύπλοκα που δεν μπορούν να επιλυθούν χωρίς ένα «κλειδί», στο οποίο έχουν πρόσβαση μόνο τα εξουσιοδοτημένα μέρη (ο αποστολέας και ο παραλήπτης). Αν και η κρυπτογράφηση δεν εμποδίζει από μόνη της την υποκλοπή του μηνύματος, εμποδίζει οποιονδήποτε να διαβάσει το περιεχόμενό του.
Ωστόσο, οι επιστήμονες θεωρούν ότι η τεράστια επεξεργαστική ισχύς των μελλοντικών κβαντικών υπολογιστών θα τους επιτρέψει να λύνουν πολύπλοκες εξισώσεις σε δευτερόλεπτα, ενώ οι κλασικοί υπολογιστές θα χρειάζονταν εκατομμύρια χρόνια. Επομένως, έχουν τη δυνατότητα να σπάσουν τις συμβατικές τεχνολογίες κρυπτογράφησης, όπως η κρυπτογράφηση RSA.
Ένας αδύναμος ακέραιος αριθμός 50-bit της κρυπτογράφησης RSA (το NIST συνιστά τουλάχιστον 2048-bit) έχει ήδη σπάσει με τη χρήση κβαντικών υπολογιστών. Οι παγκόσμιες επικοινωνίες θα μπορούσαν να διαταραχθούν εάν οι άνθρωποι δεν θα μπορούσαν πλέον να μεταδίδουν με ασφάλεια μηνύματα μέσω του διαδικτύου χωρίς την απειλή υποκλοπής.
Το σύστημα QS7001 συνδυάζει δύο πρωτόκολλα κρυπτογράφησης κβαντικής ανθεκτικότητας που αναπτύχθηκαν από το NIST (Dilithium και Kyber) με μείωση του χρόνου μετάδοσης δεδομένων – κλείνοντας έτσι το πιθανό παράθυρο ευκαιρίας για επιθέσεις.
«Πρόκειται για την εξέλιξη της διαρκούς κούρσας εξοπλισμών μεταξύ της τεχνολογίας που μας κρατάει ασφαλείς και της τεχνολογίας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να την αναιρέσει», δήλωσε ο Dave Lear, αναλυτής κυβερνοασφάλειας.
Τα πρωτόκολλα που είναι ανθεκτικά σε κβαντικούς υπολογιστές είναι νέες τεχνικές κρυπτογράφησης που έχουν αποδειχθεί ανθεκτικές με την έννοια ότι οι κβαντικοί υπολογιστές δεν είναι σε θέση να λύσουν το κρυπτογραφικό κλειδί της κρυπτογράφησης και να αποκτήσουν πρόσβαση στις πληροφορίες. Ωστόσο, οι κβαντικοί υπολογιστές γίνονται όλο και πιο ισχυροί και θα μπορούσαν, στο μέλλον, να σπάσουν ακόμη και την κρυπτογράφηση που σήμερα είναι ανθεκτική στις κβαντικές επιθέσεις.
«Οι παραγωγοί ισχυρίζονται ότι είναι ανθεκτικό στις κβαντικές επιθέσεις, αλλά μέχρι να δοκιμαστεί σωστά στην πράξη -και να δεχτεί επίθεση από αποφασισμένους αντιπάλους- δεν θα ξέρουμε με βεβαιότητα», δήλωσε ο Lear.
Στην επίδειξη, ένας παραδοσιακός ασφαλής microcontroller χρειάστηκε έως και 1.500 χιλιοστά του δευτερολέπτου (ενάμισι δευτερόλεπτο) για να μεταδώσει δείγμα δεδομένων που προστατεύονταν με τα πρωτόκολλα κρυπτογράφησης Dilithium. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο QS7001 του SEALSQ, χρειάστηκαν περίπου 100 ms (ένα δέκατο του δευτερολέπτου) για τη μετάδοση των ίδιων δεδομένων.
Αυτός ο μειωμένος χρόνος μετάδοσης επιτεύχθηκε με την αποτελεσματική αυθεντικοποίηση, υπογραφή και κρυπτογράφηση των δεδομένων, ενώ παράλληλα τηρήθηκαν οι ίδιες αυστηρές πιστοποιήσεις ασφαλείας. Η τεχνική αυτή μείωσε τον χρόνο που είχε ένας κβαντικός υπολογιστής για να υποκλέψει και να σπάσει την κρυπτογράφηση των μηνυμάτων.
Αξίζει να σημειωθεί ότι η μέθοδος αυτή δεν εμποδίζει την αντιγραφή και αποθήκευση των πληροφοριών που υποκλέπτονται – και σε αυτό το σημείο, ένας κβαντικός υπολογιστής δεν θα περιοριζόταν από τον μειωμένο χρόνο μετάδοσης. Ωστόσο, αυτό που κάνει το QS7001 είναι να περιορίζει το παράθυρο ευκαιρίας για υποκλοπή και να αποτρέπει την τροποποίηση ή την εσφαλμένη κατεύθυνση των υποκλαπέντων μηνυμάτων.
Υπάρχουν επίσης αναδυόμενες τεχνολογίες κβαντικής επικοινωνίας που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να ανιχνεύσουν αν ένα μήνυμα υποκλέπτεται και να ακυρώσουν τη μετάδοση. Εάν το QS7001 συνδυαστεί με κβαντικές επικοινωνίες, αυτό θα μπορούσε να γίνει ένα ισχυρό εργαλείο για την προστασία των πληροφοριών μας σε ένα μετα-κβαντικό διαδίκτυο.
«Αν η αποκρυπτογράφηση διαρκεί περισσότερο από όσο ισχύει το κλειδί, τότε το μήνυμά σας προστατεύεται», λέει ο Lear. «Μέχρι να αναπτύξουν ένα ταχύτερο εργαλείο, φυσικά».
