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0 Existe um potencial lado sombrio da computação quântica, que é uma ameaça à forma como protegemos os dados. Em 1994, Peter Shor desenvolveu um algoritmo para fatorar grandes números usando um computador quântico, que poderia ser usado para quebrar a criptografia. Hoje, a criptografia RSA depende da dificuldade que um computador clássico tem com essa fatoração. Com o algoritmo de Shor em mente, estados-nação e atores nefastos começaram a coletar pacotes de dados, sonhando com um futuro em que seriam capazes de descriptografar esses pacotes usando um computador quântico tolerante a falhas.
Atualmente, existem cerca de três dúzias de computadores quânticos na nuvem. Esses computadores quânticos são propensos a erros e não possuem bits quânticos suficientes (qubits) para executar o algoritmo de Shor contra a criptografia RSA. Alguns especialistas afirmam que a computação quântica não será uma ameaça por pelo menos 30 anos. No entanto, essas alegações podem ser baseadas em informações desatualizadas e há evidências de que a computação quântica terá o poder de quebrar a criptografia mais cedo do que pensávamos.
Identificando Ameaças Quânticas
Está chegando o dia em que uma ameaça quântica (Y2Q) à criptografia se torna realidade. O Y2Q é semelhante a uma combinação do bug Y2K e do ataque Heartbleedde 2014 , onde afetará quase todos os sistemas do planeta e afetará severamente os dados em movimento.
Y2Q afeta dois tipos de criptografia geral: simétrica e assimétrica. A criptografia simétrica é usada para dados em repouso e funciona como uma caixa trancada com uma chave. O algoritmo de Shor não pode atacar cifras de criptografia simétricas como AES, porém o algoritmo de busca de Grover pode enfraquecê-lo. Para combater o Y2Q nessa situação, podemos aumentar o tamanho da chave simétrica e dificultar ainda mais o ataque via força bruta.
Os dados em movimento em uma rede são protegidos por criptografia assimétrica, comumente chamada de criptografia de chave pública, e seu exemplo mais prevalente é por meio de uma cifra conhecida como RSA. O RSA é vulnerável ao algoritmo de Shor, permitindo que um computador quântico reverta chaves privadas e leia mensagens. Blockchain também usa um tipo de criptografia de chave pública chamada ECC , o que significa que a economia criptográfica também está ameaçada pela computação quântica.
A preparação para o Y2Q começa com a realização de uma avaliação de agilidade de criptografia pós-quântica (PQC). A agilidade criptográfica é a capacidade de introduzir nova criptografia no hardware e software de uma organização sem prejudicar a infraestrutura. No entanto, identificar essas ameaças primárias não é fácil. É uma questão de determinar quais cifras são usadas em toda a organização, inclusive em hardware e software de terceiros. Para complicar ainda mais o processo, alguns elementos podem não ter um caminho a seguir para a criptografia pós-quântica.
Explorando a ameaça e a linha do tempo do PQC
Pode ser tarde demais para proteger certos tipos de dados. Mosca‘O teorema s afirma que você deve adicionar o número de anos que sua organização leva para migrar para novos padrões criptográficos e primitivos à vida útil de seu segredo. Por exemplo, três anos para migrar mais um requisito regulatório de 10 anos de manutenção equivaleriam a 13 anos.
Usando o exemplo de implementação do algoritmo de Shor chamado multiplicação modular baseada em Toffoli, podemos estimar que os computadores quânticos terão energia suficiente (qubits de alta fidelidade) para quebrar a criptografia até o final desta década.
No entanto, o mundo quântico está constantemente fazendo observações sobre seus habitantes, incluindo qubits, o que faz com que eles se tornem “clássicos” ou incapazes de computar com algoritmos quânticos. Os construtores de sistemas devem levar em conta esse ruído e resolver os desafios de engenharia para tornar os qubits quase perfeitos com 99,99% de fidelidade. Também precisamos executar a correção de erros, o que requer o sacrifício de alguns qubits físicos para criar um qubit lógico e corrigido para erros.
O crescimento de qubits pode ser acelerado usando alguns computadores quânticos de tamanho modesto e de qualidade que trabalham juntos usando uma tecnologia chamada interconexão, que permite que computadores quânticos enredem qubits para se comportarem como um computador quântico. Se nos conectarmos corretamente, poderíamos pegar, digamos, quatro computadores quânticos de 1.100 qubits e instantaneamente ter uma máquina de 4.400 qubits capaz de causar danos à criptografia.
A IBM tem uma previsão sombria de que serão necessários 1.000 qubits físicos para produzir um qubit corrigido com erro . No entanto, IonQ acha que está mais próximo de 16 para 1 . Uma estimativa entre esses dois extremos indica que, se chegarmos perto de 1 milhão de qubits físicos nesta década, superaremos rapidamente as previsões atuais.
O NIST está ciente da ameaça iminente e vem trabalhando para desenvolver um novo padrão de PQC com cifras para substituir o RSA. Esperamos um novo padrão até o final de 2024.
Em maio de 2022, a Casa Branca lançou o Memorando de Segurança Nacional sobre a promoção da liderança dos Estados Unidos em computação quântica enquanto mitiga riscos a sistemas criptográficos vulneráveis. Esse memorando tem demandas de ação sobre os entes federativos a serem tomadas após o NIST finalizar o novo padrão.
Podemos esperar que os reguladores e outras indústrias do setor privado espelhem essas expectativas de perto. Simplificando, as organizações devem se tornar cripto-ágeis e introduzir soluções PQC híbridas para os fluxos de dados mais críticos de hoje.
FONTE: DARK READING