Post-kwantumkriptografie (PKK of Engels: PQC), soms na verwys as kwantumbestand, kwantumveilig of kwantumweerstandig, is die ontwikkeling van kriptografiese algoritmes (gewoonlik publieke-sleutel algoritmes) wat tans beskou word, maar nie bewys word nie, as veilig teen 'n kriptoanalitiese aanval deur 'n kwantumrekenaar. Die meeste gebruikte publieke-sleutel algoritmes maak staat op die moeilikheidsgraad van een van drie wiskundige probleme: die heelgetalfaktoriseringsprobleem, die diskrete logaritmeprobleem of die elliptiese-kromme diskrete logaritmeprobleem. Al hierdie probleme kan maklik opgelos word op 'n voldoende kragtige kwantumrekenaar wat Shor se algoritme gebruik. of moontlik alternatiewe.
Teen 2026 het kwantumrekenaars nie die verwerkingskrag om wyd gebruikte kriptografiese algoritmes te breek nie; as gevolg van die tydsduur wat benodig word vir migrasie na kwantumveilige kriptografie, ontwerp kriptograwe egter reeds nuwe algoritmes om voor te berei vir Y2Q of "Q-dag", die dag wanneer huidige algoritmes kwesbaar sal wees vir kwantumrekenaaraanvalle. Mosca se stelling bied die risiko-analise-raamwerk wat organisasies help om te identifiseer hoe vinnig hulle moet begin migreer.
Hul werk het aandag getrek van akademici en die industrie deur die PQCrypto-konferensiereeks wat sedert 2006 aangebied word, verskeie werkswinkels oor Kwantum Veilige Kriptografie wat deur die Europese Telekommunikasiestandaarde-instituut (ETSI) aangebied word, en die Instituut vir Kwantumrekenaars. Die gerugte bestaan van wydverspreide oes nou, dekripteer latere programme is ook gesien as 'n motivering vir die vroeë bekendstelling van post-kwantum algoritmes, aangesien data wat nou aangeteken word, nog baie jare in die toekoms sensitief kan bly.
In teenstelling met die bedreiging wat kwantumrekenaars inhou vir huidige publieke-sleutel algoritmes, word die meeste huidige simmetriese kriptografiese algoritmes en hutsmerkfunksies as relatief veilig beskou teen aanvalle deur kwantumrekenaars. Terwyl die kwantum Grover se algoritme wel aanvalle teen simmetriese getalle versnel, kan die verdubbeling van die sleutelgrootte hierdie aanvalle effektief teenwerk. Dus hoef post-kwantum simmetriese kriptografie nie beduidend te verskil van huidige simmetriese kriptografie nie.
In 2024 het die Amerikaanse Nasionale Instituut vir Standaarde en Tegnologie (NIST) finale weergawes van sy eerste drie Post-Kwantum Kriptografie Standaarde vrygestel.NIST Releases First 3 Finalized Post-Quantum Encryption Standards, NIST, 13 Augustus 2024
Voorbereiding Digitale infrastruktuur vereis robuuste kuberveiligheid. Kriptografiese stelsels is noodsaaklik om die vertroulikheid en egtheid van data te beskerm. Kwantumrekenaars sal 'n bedreiging inhou vir baie van die klassieke kriptografiese algoritmes, wat gebruik word om hierdie beskermingsdoelwitte te bereik, maar slegs veilig is teen klassieke rekenaars. Data wat tans nie kwantumveilig is nie, of dit nou gestoor of oorgedra word, en wat vir 'n lang tyd vertroulik moet bly, kan in die toekoms deur kwantumrekenaars in die gedrang kom ("oes nou, dekripteer later"-aanvalle). Daarbenewens sal egtheid ook deur kwantumrekenaars in gevaar gestel word. Die bedreiging wat kwantumrekenaars vir kuberveiligheid inhou, kan teengewerk word deur 'n tydige, omvattende en gekoördineerde oorgang na post-kwantumkriptografie (PKK).
Algoritmes Post-kwantumkriptografie-navorsing is meestal gefokus op ses verskillende benaderings:
Rooster-gebaseerde kriptografie Hierdie benadering sluit kriptografiese stelsels in soos leer met foute, ringleer met foute (ring-LWE),... die ringleer met foute sleuteluitruiling en die ringleer met foute handtekening, die ouer NTRU- of GGH-enkripsieskemas, en die nuwer NTRU-handtekening en BLISS-handtekeninge.. Sommige van hierdie skemas soos NTRU-enkripsie is al jare lank bestudeer sonder dat enigiemand 'n haalbare aanval gevind het. Ander soos die ring-LWE-algoritmes het bewyse dat hul sekuriteit tot 'n ergste geval-probleem verminder.. Die Post-Kwantum Kriptografie-studiegroep, geborg deur die Europese Kommissie, het voorgestel dat die Stehle-Steinfeld-variant van NTRU vir standaardisering bestudeer word eerder as die NTRU-algoritme. Op daardie tydstip was NTRU steeds gepatenteer. Studies het aangedui dat NTRU moontlik veiliger eienskappe het as ander roostergebaseerde algoritmes. Twee roostergebaseerde algoritmes, ML-KEM (algemeen bekend as Kyber) en ML-DSA (algemeen bekend as Dilithium), was van die eerste post-kwantum algoritmes wat deur NIST gestandaardiseer is.
Hutsmerk gebaseerde kriptografie Dit sluit in kriptografiese stelsels soos Lamport-handtekeninge, die Merkle-handtekeningskema, die XMSS, die SPHINCS, die WOTS en die SPHINCS+-skemas. Hutsmerk-gebaseerde digitale handtekeninge is in die laat 1970's deur Ralph Merkle uitgevind en word sedertdien bestudeer as 'n interessante alternatief vir getalteoretiese digitale handtekeninge soos RSA en DSA. Hul primêre nadeel is dat daar vir enige hutsmerk-gebaseerde publieke sleutel 'n beperking is op die aantal handtekeninge wat met die ooreenstemmende stel privaat sleutels onderteken kan word. Hierdie feit het belangstelling in hierdie handtekeninge verminder totdat belangstelling herleef het as gevolg van die begeerte na kriptografie wat bestand was teen aanvalle deur kwantumrekenaars. Daar blyk geen patente op die Merkle-handtekeningskema te wees nie en daar bestaan baie nie-gepatenteerde hutsmerk-funksies wat met hierdie skemas gebruik kan word. Die “stateful hash”-gebaseerde handtekeningskema XMSS wat deur 'n span navorsers onder leiding van Johannes Buchmann ontwikkel is, word in RFC 8391 beskryf.
Let daarop dat al die bogenoemde skemas eenmalige of tydbeperkte handtekeninge is. Moni Naor en Moti Yung het UOWHF-hutsmerking in 1989 uitgevind en 'n handtekening ontwerp gebaseer op die hutsmerk (die Naor-Yung-skema) wat onbeperkte tyd in gebruik kan wees (die eerste sodanige handtekening wat nie valdeur-eienskappe benodig nie).
Verwysings
Kategorie:Kriptografie