Quantumコンピューティングは、もはや遠方理論的概念ではありません。それは急速に進んでいます。主要なテクノロジー企業や研究機関が、スケーラブルな量子機械に対する有形な進歩を生み出しています。量子コンピュータは、薬物発見、科学、最適化の進歩を約束しますが、彼らはまた、デジタルセキュリティを低下させる暗号基盤に大きな脅威を提起しています。 公の鍵インフラストラクチャ(PKI)セキュリティプロトコルは、安全なオンラインコミュニケーションのバックボーンであり、特に脆弱です。 特定の通信を適応させるには、関連するすべての暗号組織が不可欠であり、その問題や問題は、その問題が解決する可能性が重要である必要があります。

PKIと暗号財団の理解

パブリックキーインフラストラクチャ(PKI)は、デジタル証明書の発行、管理、および取消を可能にするポリシー、手順、および技術の包括的なフレームワークです。 これらの証明書は、公的な鍵を識別に結合し、ユーザーに認証するために使用され、デバイス、およびサービスがまた、トランスクリプト中のデータを暗号化するために使用されます。 PKIの心臓部は、特定のRSA(Rivest-Shamir-Adleman)とECC(Ellip Curve Curve)が秘密鍵を共有することなく、重要なセキュリティを安全に提供できるようにします。

RSAとECCの役割

RSA のセキュリティは、大きなコンポジット番号を要因に困難に依存しています。安全な RSA キー (例えば、2048 または 4096 ビット) は、古典的なコンピューターが合理的な時間枠で要因を生じさせるための、計算上不可能です。 ECC は、対照的に、エリプティック曲線のディスクリート・ログリサームの問題に依存しています。これは、古典的なマシンにとって困難であると考えられています。これらのアルゴリズムは、安全な TLS 接続を確立するために使用され、ソフトウェアの更新に署名し、スマート カードを認証し、これらのセキュリティカードは、これらのセキュリティ上の問題を適切に保護します。

量子脅威: シュールのアルゴリズムとそれを超えて

1994年に数学ピーター・シューラーが発見した特定のアルゴリズムからPKIの幹細胞への危険量子計算のポーズ。シュールのアルゴリズムは、整数因子化の問題と、離散的なログアリズムの問題を効率的に解決できます。RSAとECCがセキュリティに頼る問題は非常に重要です。十分な大き間、障害のある量子コンピュータでは、シュールのアルゴリズムは、攻撃者がポリノミアルセキュリティを完全に遮断するというパブリックキーから秘密鍵を導き出すことを可能にします。

シュールのアルゴリズムがRSAを破る方法

2048ビットRSAキーを破るために、量子コンピュータは、誤ったコードを実装するために、物理的な量子ビットの百万とともに、誤った補正で約4000の論理量子コンピュータが必要になります。 現在の量子プロセッサは、数百の物理的な量子ビットよりも少ないが、ロードマップは、暗号関連マシンが次の10〜15年以内に到達できることを示唆しています。 彼らが行うと、量子攻撃に曝される任意のRSAまたはECCキーは、公証書に署名された証明書と同等を含むことができる。

グラバーのアルゴリズムと対称的な暗号

シュールのアルゴリズムは、非対称暗号化への主要な脅威ですが、Growserのアルゴリズムは、バイトフォース検索のための量的スピードアップを提供します。これは、効果的なセキュリティレベルを半減させることにより、AESのような対称キーアルゴリズムに影響を及ぼします。128ビットAESキーは、量子の広告に対してのみ64ビットのセキュリティを提供します。ただし、例えば、AES-256)を使用して、この問題を解決するためには、すべてのPSKを直接置き換えることは、PSKを完全に排除し、PSKを交換する必要が最も急に制限されます。

PKIシステムのための現実世界的影響

PKIの量子攻撃のインプリケーションは理論上のリスクに限られません。量子コンピュータが利用可能になると、次のシナリオは盗用され、壊滅的になります。

過去のコミュニケーションの解読

攻撃者は、暗号化されたトラフィックを今日記録し、量子コンピュータが利用可能になったときに、後で復号化するために保存することができます。この「今すぐ最も効果的で後復号化」戦略は、分類された情報、知的所有権、または個人的な健康記録などの10年間秘密を保持しなければならないデータの機密性を脅かす。長期セキュリティに依存する組織は、すでに機密データをそのままかつ残りに考慮する必要があります。

デジタル署名のforgery

デジタル署名は、ソフトウェアの更新、ファームウェア、デジタル契約、およびアイデンティティ文書の認証性を検証するために使われます。量子攻撃者は、公開鍵から秘密の署名鍵を導き出すことで署名を促すことができ、正当な証明書、偽りのないユーザー、または法的合意を変更したマルウェアを配布することができます。このことは、PKIが提供する信頼のチェーン全体を上達させます。

証明書の権限の信頼モデル

Web PKI は、ウェブサイトの証明書発行の証明書(CA)に依存しています。 CA の署名鍵が量子攻撃によって侵害されると、広告主は任意のドメインの不正な証明書を発行する可能性があるため、大規模な大規模で人中攻撃を有効にします。 影響は、HTTPS 接続における即時かつ広範囲にわたる信頼になります。

量子未来の準備

脅威を認識し、暗号コミュニティと標準の体は、古典と量子コンピュータの両方に対して安全である、ポスト量子暗号化(PQC)を開発し、標準化するために積極的に取り組んでいます。 PQCへの移行は、慎重な計画と実行を必要とする多年間の努力です。

NIST のポスト量子の暗号の標準化

米国標準技術研究所(NIST)は、量子耐性アルゴリズムを選択するための世界的な努力を率いています。 2024年現在、NISTは標準化のための4つのファイナリストアルゴリズムを選択しました。 CRYSTALS-Kyber(キーの確立のために)およびCRYSTALS-Dilithium、FALCON、SPHINCS+(デジタル署名用)。 これらのアルゴリズムは、格子暗号、ハッシュベースのシグネチャリングに基づいており、NISTは、これらのアルゴリズムをNISTに示すようにしました。 [FALCON]とSPHINCS+(デジタルシグネチャリングのための)。

格子ベース、コードベース、その他の家族

PQCの主な家族には、KyberとDilithiumの両方で使用されている、エラー(LWE)で学習の硬度に依存している格子ベースの暗号化があります。 ]コードベースの暗号化]]、もともとはRobert McElieceによって提案され、エラー補正コードに基づいて、より大きなキーサイズが、強力なセキュリティ保証で使用されます。 FLTFLT:FLTFLTF]と、各暗号化機能が、各々に異なる機能があります。 [FLTFLTFLTFLTFLTF]: [FLTFLTF]と、および、および、および、各々の重要な機能が異なる機能が異なる機能が異なる場合、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または、または

ハイブリッドアプローチとマイグレーション戦略

P[QCアルゴリズムは新しく、まだテストされていないため、多くのセキュリティ専門家は、移行期間中に[ハイブリッドアプローチ]をお勧めします。古典的なアルゴリズム(例えば、ECDH)を単一の主要な交換または署名スキームでPQCアルゴリズムと組み合わせます。 このように、一方のアルゴリズムが壊れている場合でも、他のものは保護を提供します。 例えば、TLS 1.3はX255を使用してハイブリッドキー共有と拡張することができます。 これらは、WIFIF およびWIFIF のネットワークの事前の検証と、WIFIF TIG のネットワークの統合を組み合わせて、WIFIF SH の実装を開始します。

コンテンツ

Quantumコンピューティングは、最終的にRSAとECCの暗号化セキュリティを破壊する軌道上にいます。今日のPKIのコアアルゴリズム。Shorのアルゴリズムを実行できる障害のある量子コンピュータの到着は10年遅れる可能性がありますが、準備する時間は今です。Recover-now-decrypt-later攻撃は長期機密性を脅かし、Shorのアルゴリズムを実行し、そのセキュリティを検証することは、これらの問題が解決するべきではありません。しかし、これらの問題は、これらの問題が解決する理由は、その事実を検証し、その事実を検証するものではありません。