امنیت سایبری پساکوانتومی: چالش دیجیتال در عصر کوانتوم

امنیت دیجیتال امروزه در برهه‌ای حیاتی قرار دارد. ظهور الگوهای جدید فناوری، چالش‌های عظیمی را به همراه دارد: محاسبات کوانتومیبا قدرت پردازش فوق‌العاده‌اش، مدل حفاظتی فعلی را تهدید به نابودی می‌کند. امنیت سایبری پساکوانتومی این راه حلی است که در آینده نزدیک به آن نیاز خواهیم داشت.

شاید برای بسیاری این موضوع شبیه داستان‌های علمی تخیلی به نظر برسد، اما شرکت‌ها، دولت‌ها و مراکز تحقیقاتی در سراسر جهان سال‌هاست که ظهور محاسبات کوانتومی و معنای آن برای حریم خصوصی و امنیت دیجیتال ما را پیش‌بینی می‌کنند. رمزنگاری پساکوانتومی می‌تواند نجات‌بخش فردا باشد.ما به شما خواهیم گفت که از چه چیزی تشکیل شده و چالش‌های آن چیست.

جهش کوانتومی که قواعد بازی را تغییر می‌دهد

کل ستون فقرات امنیت دیجیتال فعلی مبتنی بر مسائل ریاضی بسیار پیچیده است.برای مثال، قابلیت اطمینان سیستم‌هایی مانند رمزگذاری RSA یا تبادل کلید دیفی-هلمن به عدم امکان عملی تجزیه اعداد بسیار بزرگ یا حل لگاریتم گسسته در زمان‌های معقول برای رایانه‌های کلاسیک بستگی دارد. بنابراین، هکرها باید منابع بسیار زیادی را برای شکستن این رمزها سرمایه‌گذاری کنند.

اما در سال ۱۹۹۴، پیتر شور اثر معروف خود را ارائه داد. algoritmo cuánticoاین الگوریتم نشان داد که با یک کامپیوتر کوانتومی به اندازه کافی قدرتمند، می‌توان اعداد را فاکتورگیری کرد و رمزگذاری فعلی را در عرض چند ساعت یا حتی چند دقیقه شکست.. ¿El motivo? کامپیوترهای کوانتومی از همان قوانین کامپیوترهای معمولی پیروی نمی‌کنند: به لطف پدیده‌هایی مانند برهم‌نهی و درهم‌تنیدگی، آن‌ها می‌توانند به روش‌های کاملاً جدید و بسیار سریع‌تری به این مسائل بپردازند.

و همچنین پیشرفت‌هایی مانند algoritmo de Groverکه حمله به سیستم‌های کلید متقارن مانند ... را تسریع می‌کند. AESتأثیر در اینجا کمتر قابل توجه است، اما در حال حاضر برای حفظ امنیت معادل در یک زمینه کوانتومی، نیاز به دو برابر کردن اندازه کلید است.

سازمان‌های استانداردسازی، از موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) آمریکا به نهادهای اروپایی، زنگ خطر را به صدا درآورده‌اند: ما باید همین حالا برای جهانی آماده شویم که در آن محاسبات کوانتومی یک واقعیت تجاری است..

امنیت سایبری پساکوانتومی دقیقاً چیست؟

La رمزنگاری یا امنیت سایبری پساکوانتومی (یا PQC) شامل مجموعه‌ای از تکنیک‌ها و الگوریتم‌ها است که برای مقاومت در برابر حملات نه تنها از جانب کامپیوترهای کلاسیک، بلکه از جانب کامپیوترهای کوانتومی آینده نیز طراحی شده‌اند. هدف آن این است کهحتی زمانی که محاسبات کوانتومی عملی و مقرون به صرفه شود، محرمانگی و اصالت اطلاعات را تضمین کنید..

En pocas palabras: طرح‌های PQC به مسائل ریاضی متکی هستند که طبق دانش فعلی، حتی برای ماشین‌های کوانتومی نیز دشوار خواهند بود.این فقط در مورد افزایش اندازه کلیدها یا انجام «کارهای مشابه بیشتر» نیست؛ ما در اینجا در مورد رویکردهای کاملاً متفاوتی صحبت می‌کنیم.

این بدان معناست که تمام سیستم‌های توسعه‌یافته امروزی، از شبکه‌های بانکی گرفته تا ارتباطات شخصی، باید مهاجرت کنند و ... ادغام الگوریتم‌های تبادل کلید، رمزگذاری و امضاهای دیجیتال پساکوانتومییک جهش تکنولوژیکی و لجستیکی در ابعاد عظیم.

انواع و خانواده‌های الگوریتم‌های پساکوانتومی

یکی از جذاب‌ترین و پیچیده‌ترین جنبه‌های امنیت سایبری پساکوانتومی، تنوع الگوریتم‌ها و مبانی نظری آنهاست:

• رمزنگاری مبتنی بر شبکهاز دشواری یافتن بردارهای کوتاه در ساختارهای ریاضی چندبعدی استفاده می‌کند. الگوریتم‌هایی مانند CRYSTALS-Kyber y CRYSTALS-Dilithium بر اساس این طرح هستند.
• رمزنگاری مبتنی بر کد: بر اساس دشواری رمزگشایی کدهای خطی است.
• رمزنگاری مبتنی بر ایزوژنیامنیت آن از یافتن نقشه‌های بین منحنی‌های بیضوی ناشی می‌شود.
• رمزنگاری مبتنی بر معادلات چند متغیره: از دستگاه‌های معادلات چندجمله‌ای با متغیرهای چندگانه استفاده می‌کند.
• رمزنگاری مبتنی بر تابع هشاین الگوریتم بر اساس توابع یک‌طرفه از نوع SHA-3 و ساختارهای درخت مرکل عمل می‌کند.

همه این خانواده‌ها به دنبال اینکه شکستن رمزگذاری حتی با کمک یک کامپیوتر کوانتومی هم عملاً غیرممکن است.

چالش مهاجرت کل زیرساخت دیجیتال

حرکت به سوی امنیت سایبری پساکوانتومی این یک تغییر نرم‌افزاری ساده نیست و یک شبه هم حل نمی‌شود.این شامل به‌روزرسانی پروتکل‌ها، دستگاه‌ها و کل سیستم‌ها برای دستیابی به قابلیت همکاری و کارایی است.

از جمله مرتبط‌ترین موانع فنی و سازمانی که ما پیدا می‌کنیم:

• اندازه بزرگتر کلیدها و امضاهااین می‌تواند منجر به تنگناهای ذخیره‌سازی و سرعت شود، به خصوص برای دستگاه‌هایی با منابع محدود.
• زمان محاسبات طولانی‌تربرخی از الگوریتم‌های پساکوانتومی به قدرت بیشتری نیاز دارند که می‌تواند سیستم‌هایی را که نیاز به پاسخ‌های بلادرنگ دارند، با مشکل مواجه کند.
• تهدید «الان ذخیره کن، بعداً رمزگشایی کن (SNDL)»مجرمان سایبری می‌توانند امروز اطلاعات رمزگذاری شده را جمع‌آوری کنند و چند سال بعد، زمانی که به قابلیت‌های محاسبات کوانتومی دست یابند، برای رمزگشایی آنها تلاش کنند.
• ادغام در سیستم‌های موجودتطبیق پروتکل‌هایی مانند TLS، SSH یا VPNها نیازمند آزمایش‌های گسترده و به‌روزرسانی‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری متعدد است.

گویی این کافی نیست، مهاجرت مستلزم پرداختن به مسائل مربوط به ... حاکمیت شرکتی، انطباق با مقررات و چابکی سازمانیبرای مثال، در ایالات متحده، نهادهای عمومی در حال حاضر موظفند فهرست دقیقی از تمام سیستم‌های رمزنگاری خود تهیه کنند تا این گذار را در اولویت قرار دهند، اقدامی که به طور فزاینده‌ای در سطح جهانی اهمیت پیدا می‌کند.

مسابقه بین‌المللی: ژئوپلیتیک و آینده امنیت سایبری

محاسبات کوانتومی و رمزنگاری پساکوانتومی در حال حاضر بخشی از دستور کار ژئوپلیتیک جهانی هستند.ایالات متحده در سطح نهادی و شرکتی، فرآیند استانداردسازی و مهاجرت را رهبری می‌کند، در حالی که چین سرمایه‌گذاری‌های هنگفتی در فناوری‌های کوانتومی انجام می‌دهد و سرعت استانداردسازی خود را تجربه می‌کند.

اتحادیه اروپا، به نوبه خود، نقشه‌های راه روشن و همکاری‌های فرامرزی، مانند ترویج ... را ایجاد کرده است. Quantum Flagship و پروژه‌های ملی در زمینه توزیع کلید کوانتومی و رمزنگاری پساکوانتومی.

این رقابت برای امنیت سایبری پساکوانتومی نه تنها کشورها را در مقابل یکدیگر قرار می‌دهد، بلکه شرکت‌های بزرگ فناوری، آزمایشگاه‌ها و استارت‌آپ‌ها را که توسط بودجه‌های دولتی و خصوصی پشتیبانی می‌شوند، درگیر می‌کند. ملت یا شرکتی که این تغییر را رهبری کند، از نظر امنیت ملی، اقتصاد دیجیتال و رهبری علمی، مزیت رقابتی عظیمی خواهد داشت..

چگونه سازمان‌ها می‌توانند برای عصر کوانتومی آماده شوند

مهاجرت به امنیت دیجیتال مقاوم در برابر کوانتوم نیازمند استراتژی، سرمایه‌گذاری و چابکی است. چه گام‌هایی برای عقب نماندن از قافله کلیدی هستند؟

• شناسایی و فهرست‌بندی تمام سیستم‌هایی که از رمزگذاری کلید عمومی استفاده می‌کنندتنها با دانستن اینکه چه چیزی نیاز به به‌روزرسانی دارد، می‌توانید آن را به درستی اولویت‌بندی کنید.
• استانداردهای جدید رمزنگاری پساکوانتومی توصیه‌شده توسط NIST و سایر سازمان‌ها را اتخاذ کنید.برنامه‌ریزی از قبل بسیار مهم است، زیرا در صورت بروز تحولات غیرمنتظره، ممکن است دوره گذار کوتاه‌تر از حد انتظار باشد.
• پیاده‌سازی یک استراتژی رمزگذاری قطعه‌بندی‌شده و لایه‌ای، مکمل روش‌های مختلف رمزنگاری و دشوارتر کردن حملات.
• Modernizar infraestructuras و اطمینان حاصل شود که سیستم‌ها می‌توانند بدون از دست دادن عملکرد یا کارایی ارتقا یابند.
• مدیریت و چرخش خودکار کلید و گواهی برای به حداقل رساندن زمان مواجهه با آسیب‌پذیری‌های احتمالی.
• محافظت از فناوری‌های نوظهور در سازمان، مانند ربات‌ها یا عوامل هوش مصنوعی، اعمال سیاست‌های امنیتی سختگیرانه و نظارت مستمر.

چالش واقعی نه تنها در فناوری، بلکه در ... نهفته است. توانایی سازمان‌ها در سازگاری و حفظ حاکمیت، رعایت مقررات و آموزش تیم‌هایشان در اوج تهدیدهای جدید.

نوآوری همچنان در حال شتاب گرفتن است: تراشه‌های کوانتومی و پیشرفت‌های جدید

چشم‌انداز محاسبات کوانتومی با سرعت سرسام‌آوری در حال تکامل است. فقط کافی است به اطلاعیه‌های اخیر، مانند راه‌اندازی پردازنده محاسبات کوانتومی، نگاهی بیندازید. مایورانا ۱ توسط مایکروسافت، یا Willow توسط گوگل، هر دو با قابلیت‌های آزمایشی اما به طور فزاینده‌ای به استفاده عملی نزدیک‌تر هستند.

امکان مقیاس‌پذیری کامپیوترهای کوانتومی قابل اجرا دیگر صرفاً یک گمانه‌زنی نیست و هم شرکت‌های فناوری و هم ادارات دولتی باید سرعت خود را افزایش دهند تا از قافله عقب نمانند.

به موازات آن، چین و اتحادیه اروپا نیز توسعه تراشه‌ها و شبکه‌های توزیع کلید کوانتومی خود را افزایش داده‌اند و نشان می‌دهند که رقابت محدود به سیلیکون ولی نیست.

آینده امنیت سایبری پساکوانتومی، بیش از هر زمان دیگری، باز و چالش‌برانگیز است.محاسبات کوانتومی پیشرفت‌های چشمگیری را در بسیاری از بخش‌ها به ارمغان خواهد آورد، اما ما را مجبور می‌کند تا اساساً در مورد نحوه محافظت از اطلاعات و تضمین حریم خصوصی دیجیتال تجدید نظر کنیم. سرمایه‌گذاری، به‌روزرسانی و جلوتر ماندن از رقبا نه تنها توصیه می‌شود، بلکه برای جلوگیری از عقب ماندن در انقلاب بزرگ فناوری بعدی ضروری است.