Kvantberäkning är ett studieområde som fokuserar på utvecklingen av datorbaserade teknologier centrerade kring kvantteoriprinciper. Kvantberäkning utnyttjar kvantmekanikens idé om superposition. Superposition är när något, som en bit, är i två tillstånd samtidigt. Det betyder att kvantbitar, eller qubits, kan vara i tillståndet både 1 och 0 samtidigt, vilket i sin tur ger mycket av kvantdatorns processorkraft. Kvantberäkning erbjuder beräkningsmirakel och löser vissa matematiska problem mycket snabbare än klassiska datorer. Några av dessa problem är grunden för allmänt använda kryptografiska algoritmer, såsom faktorisering av stora tal och lösning av diskreta logaritmer, viktiga komponenter i modern kryptografi.

Postkvantkryptering (PQC) är en cybersäkerhetslandskapsväktare lämplig för att hantera även de listigaste motståndarna, inklusive kvantkraftsdrivna brottslingar som lurar i skuggorna. PQC är motsvarigheten till James Bond i kontraspionagevärlden.

NIST är organisationen som standardiserar efterlevnadsstandarder, bästa praxis och regler för cybersäkerhet. NIST har siktet inställt på PQC-standardisering och lett ett PQC-standardiseringsprojekt.

Detta projekt syftar till att förbereda organisationer för kvantmekanik kryptografi innan det blir ett verkligt hot. Detta skulle göra det möjligt för företag att ha rätt krypteringsalgoritmer på plats i hela organisationen så att när kvantberäkning blir möjlig kan dessa attacker försvaras mot. Typerna av krypteringsalgoritmer PQC-standardiseringsprojektet arbetar med att standardisera våra kvantsäkra algoritmer.

Men vilka algoritmer är säkra och vilka är det inte?

Flera robusta kryptografitekniker kan vara sårbara för attacker från kvantdatorer. Om vi listar de algoritmer som kan vara mottagliga för kvantattacker får vi listan nedan:

RSA (Rivest–Shamir–Adleman)

Denna algoritm utnyttjar det faktum att stora semiprimtal är svåra att faktorisera. Shors algoritm går sönder RSA eftersom det är en kvantalgoritm som faktoriserar stora tal direkt.
DSA (digital signaturalgoritm)

DSA är mottagligt för attacker som involverar diskret logaritmproblem. Kvantdatorer skulle potentiellt kunna lösa detta problem mer effektivt samtidigt som de försvagar säkerheten för DSA.
ECDSA (Elliptisk kurva digital signaturalgoritm)

I likhet med DSA, säkerheten för ECDSA är baserad på hårdheten hos det elliptiska kurvproblemet med diskret logaritm, vilket kvantdatorer kan utnyttja.
Diffie-Hellman nyckelutbyte (och dess varianter)

Säkerheten i Diffie-Hellman beror på svårighetsgraden hos det diskreta logaritmproblemet. Kvantdatorer kan bryta detta säkerhetsantagande genom att använda Shors algoritm.

Innan kvantdatorer används som vanliga dagmaskiner är det lite svårt att förutsäga vilka algoritmer som kommer att vara kvantsäkra. Algoritmer som spekuleras som säkra från kvantdatorer är följande:

hashes

Kryptografiska hashar (som SHA2, SHA3, BLAKE2) anses vara kvantsäkra för närvarande.
Symmetriska chiffer

De flesta symmetriska chiffer (som AES, ChaCha20, Twofish-256 och Camellia-256) spekuleras som kvantsäkra.
MAC-algoritmer

MAC-algoritmer som HMAC och CMAK anses vara kvantsäkra.
Nyckelhärledningsfunktioner (bcrypt, Scrypt, Argon2) spekuleras som kvantsäkra (påverkas endast något av kvantberäkning).

Hur planerar ni för PQC-migreringen?

Även om kvantsäkra algoritmer fortfarande är föremål för forskning och NIST ännu inte har släppt sin lista över rekommenderade kvantsäkra kryptografialgoritmer, kan organisationer börja förbereda sig för kvantdatorer redan nu. Följande är några olika sätt för organisationer att tänka på när de förbereder sig för framtida migrering:

Kvantriskbedömning

Att utföra en kvantriskbedömning måste vara det första steget för alla organisationer vid övergången till PQC-algoritmer. En kvantriskbedömning hjälper också till att skapa en lista över applikationer som kommer att påverkas av skapandet av kvantdatorer, vilket ger organisationen en detaljerad lista över applikationer som måste uppdateras vid övergången till kvantresistenta algoritmer. Det hjälper också till att identifiera gapet mellan den nuvarande kryptografiska infrastrukturen och vad som behöver implementeras.
Identifiering av kritiska data

Efter att ha utvärderat den nuvarande kryptografiska infrastrukturen är nästa sak att identifiera organisationens data som är i riskzonen. Att avgöra vilka system och data som behöver prioriteras och skyddas med hjälp av postkvantkryptografi är mycket avgörande.
Följ NISTs PQC-standardiseringsprojekt

Genom att hålla koll på PQC-standardiseringsprojektet kan en organisation hålla sig uppdaterad om eventuella ändringar av de kvantresistenta algoritmerna som pågår och byta till de valda algoritmerna när tiden är mogen.
Att sprida medvetenhet

Att öka medvetenheten bland viktiga intressenter och anställda om vikten av postkvantkryptografi och den potentiella inverkan kvantattacker har på er säkerhetsställning är bland de viktiga stegen att följa.
Krypto-agilitet

NIST har angett att man använder kryptoagil lösningar är ett utmärkt sätt att börja arbeta mot kvantsäker säkerhet på plats. Att bedöma, planera och sprida medvetenhet är avgörande, men en organisations förmåga att snabbt växla mellan kryptografiska algoritmer säkerställer att organisationen är skyddad från kryptografiska hot.
Utbildning

Investera i att utbilda era IT- och säkerhetsteam om postkvantkryptografi och se till att er personal är väl insatt i principerna och bästa praxisen som är förknippade med kvantresistenta kryptografiska algoritmer för att hjälpa hela organisationen att växa och förbereda dem för kvantframtiden.
Implementera övergångsplaner

Utveckla och implementera övergångsplaner för att uppgradera din organisations kryptografiska algoritmer till postkvantalgoritmer. Var beredd att uppdatera hårdvaru- och mjukvarusystem och Public Key Infrastructure (PKI) protokoll och policyer för att hantera dessa nya kryptografiska algoritmer.

Hur kan krypteringskonsulting hjälpa till?

I det ständigt föränderliga landskapet inom cybersäkerhet står Encryption Consulting som en ledstjärna för organisationer som navigerar i kvantrevolutionen. Som pionjärer inom krypteringsrådgivningstjänster, vi specialiserar oss på att orkestrera sömlösa övergångar till postkvantkryptografi (PQC), nästa gräns inom säker datahantering.

Encryption Consulting är mycket stolta över våra skickliga konsulter som kan vägleda och bistå er med krypteringsrådgivning, inklusive planering av PQC-migrering, miljöbedömning och anpassad strategiutveckling skräddarsydd efter er organisations behov.

Slutsats

Det är avgörande att erkänna det betydande hot som kvantberäkning utgör för traditionella informationssäkerhetssystem. Organisationer rekommenderas starkt att strategiskt utforma och implementera en robust övergång till kvantsäker kryptografi och proaktivt hantera potentiella kvanthot. Under tiden är det klokt att följa etablerad bästa säkerhetspraxis och vänta på NIST:s formulering och lansering av kvantsäkra standarder för omfattande vägledning.