این مسابقه برای رمزنگاری امن کوانتومی ادامه دارد.

منتشر‌شده در: مجله خبری The Verge به تاریخ ۱۱ ژوئن ۲۰۲۱
لینک منبع: The race is on for quantum-safe cryptography

در سال ۲۰۱۶، لی‌لی چن رقابتی را برای بازنویسی بلوک‌های سازنده رمزنگاری آغاز کرد.

چن با تیم ریاضی‌دانان خود در موسسه ملی استانداردها و فن‌آوری ایالات‌متحده، به رمز نگاران دانشگاهی و صنعتی در سراسر جهان دست یافت تا الگوریتمی را بیابد که بتواند در برابر تهدیدهای جدید ناشی از کامپیوترهای کوانتومی مقاومت کند. پنج سال بعد، این پروژه تقریبا کامل شد. پس از سه دور حذف، چن و تیم او در حال حاضر ۶۹ ورودی را به هفت الگوریتم نهایی کاهش داده‌اند، که چندین برنده در پایان سال نامگذاری خواهند شد. اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، نتیجه یک مجموعه جدید از الگوریتم‌های دارای گواهی NIST و یک معیار جدید محافظت در برابر هرج و مرج یک کامپیوتر کوانتومی کاملا عملیاتی خواهد بود.

چن می‌گوید: «زمانی که آن کامپیوترها به پتانسیل خود برسند، سیستم‌های رمزنگاری در دستگاه‌ها و سیستم‌های ارتباطی دیگر امن نخواهند بود». «وقت آن رسیده‌است که برای تهدیدات کوانتومی آماده شویم.»

«وقت آن رسیده‌است که برای تهدیدهای کوانتومی آماده شویم.»

چن دلایل فنی برای نگرانی دارد. سیستم‌های رمزنگاری موجود بر معادلات ریاضی خاصی تکیه می‌کنند که کامپیوترهای کلاسیک در حل آن خیلی خوب نیستند- اما کامپیوترهای کوانتومی ممکن است از طریق آن‌ها سر و صدا کنند. به عنوان یک محقق امنیتی، چن به توانایی محاسبات کوانتومی در حل دو نوع مساله ریاضی علاقه‌مند است: اعداد بزرگ فاکتورگیری و حل لگاریتم گسسته (اساسا حل مساله bx = a برای x). تقریبا تمام امنیت اینترنت برای رمزگذاری اطلاعات یا تایید هویت کاربران در پروتکل‌هایی مانند امنیت لایه حمل و نقل به این ریاضی وابسته است. اجرای این مشکلات ریاضی در یک جهت ساده است، اما برعکس آن دشوار است و بنابراین برای یک طرح رمزنگاری ایده‌آل است.

چن می‌گوید: «از دیدگاه یک کامپیوتر کلاسیک، اینها مشکلات سختی هستند.»

« با این حال، آن‌ها برای کامپیوترهای کوانتومی خیلی سخت نیستند.»

در سال ۱۹۹۴، پیتر شور، ریاضی‌دان، در مقاله‌ای به این موضوع اشاره کرد که چگونه یک کامپیوتر کوانتومی در آینده می‌تواند هم مساله فاکتورگیری و هم مساله لگاریتم گسسته را حل کند، اما مهندسان هنوز در تلاش هستند تا سیستم‌های کوانتومی را در عمل به کار گیرند. در حالی که بسیاری از شرکت‌ها مانند گوگل و IBM، همراه با شرکت‌های نوبنیان مانند IonQ و Xanadu، نمونه‌های اولیه کوچکی ساخته‌اند، این دستگاه‌ها نمی‌توانند به طور مداوم کار کنند، و هیچ کار مفیدی فراتر از آنچه که بهترین کامپیوترهای مرسوم می‌توانند به آن دست یابند، انجام نداده‌اند. در سال ۲۰۱۹، گوگل گزارش داد که کامپیوتر کوانتومی آن یک مساله را سریع‌تر از بهترین ابرکامپیوترهای موجود حل کرده‌است، اما یک کار ساختگی بدون هیچ کاربرد عملی بود. و در سال ۲۰۲۰، محققان دانشگاهی در چین نیز گزارش دادند که کامپیوتر کوانتومی آن‌ها محاسبات معمولی را در اجرای الگوریتمی که می‌تواند برای کارهای بهینه‌سازی تخصصی سودمند باشد، شکست داده‌است. اما تاکنون، کامپیوترهای کوانتومی تنها موفق شده‌اند اعداد کوچکی مثل ۱۵ و ۲۱ را عامل قرار دهند- یک اثبات مفید از اصول، اما دور از یک تهدید عملی.

یک پازل ژئومتریک در چند نقطه، از طریق صدها یا هزاران ابعاد ترتیب یافته.

این موضوع مانع از تلاش محققان برای حفظ یک گام جلوتر از چالش کوانتومی نشده است. پیتر شوبه، ریاضی دان موسسه ماکس پلانک برای امنیت و حریم خصوصی، چندین طرح رمزنگاری با همکارانی که دور سوم رقابت NIST را شکست داده‌اند، ابداع کرده‌است. یکی از مقالات ارسالی او به عنوان یک پروتکل مبتنی بر شبکه، یک کلاس از الگوریتم‌های مقاوم در برابر کوانتوم است که شامل یک پازل هندسی در شبکه‌ای از نقاط است، که در طول صدها یا حتی هزاران بعد تنظیم شده‌است. برای شکستن کد، کامپیوتر باید از بخش‌های خطی داده‌شده برای حل پازل استفاده کند، مانند یافتن فشرده‌ترین راه برای اتصال خطوط به شبکه.

شوآب می‌گوید: «در حال حاضر، رمزنگاری مبتنی بر Lattice، واقع گرایانه‌ترین کاهش در جایگزینی پروتکل‌هایی است که ما امروزه داریم.»

اکنون ایجاد استانداردهای رمزنگاری مهم است زیرا زمانی که NIST یک پروتکل رمزنگاری جدید را استاندارد می‌کند، سال‌ها طول می‌کشد تا برخی از کاربران فن‌آوری لازم را خریداری و راه‌اندازی کنند. نگرانی دیگر این است که هکرها امروزه می‌توانند اطلاعات رمزگذاری شده را قطع و ذخیره کنند و سپس پیام‌ها را یک دهه بعد با یک کامپیوتر کوانتومی رمزگشایی کنند. این یک نگرانی ویژه برای سازمان‌های دولتی است که اسنادی را ایجاد می‌کنند که قرار است سال‌ها به‌صورت طبقه‌بندی باقی بمانند.

داستین مودی، ریاضیدان NIST و عضو تیم چن می‌گوید: «ما باید تلاش کنیم تا این سیستم‌های رمزی را قبل از کامپیوترهای کوانتومی به خوبی آماده کنیم.»

یک رئیس شروع به آزمایش و اجرای رمزنگاری ایمن کوانتوم می‌کند

پیش از استانداردهای NIST ، برخی از شرکت‌ها آزمایش این طرح‌های رمزنگاری جدید را آغاز کرده‌اند. در سال ۲۰۱۹، گوگل و شرکت امنیتی Cloudflare شروع به آزمایش سرعت و امنیت دو پروتکل مقاوم در برابر محاسبات کوانتومی کردند. «ما امیدواریم که این آزمایش به انتخاب الگوریتمی با بهترین مشخصات برای آینده اینترنت کمک کند.»

هنگامی که الگوریتم‌های برنده انتخاب می‌شوند، امید آن می‌رود که گواهی فدرال NIST شرکت‌های بیشتری را تشویق کند تا از آن‌ها پیروی کنند و به آن‌ها اجازه دهد تا در آزمایش و اجرای رمزنگاری ایمن کوانتومی شروع به کار کنند.

در نهایت، محققان NIST این کار را به عنوان خدمات عمومی می‌بینند. هدف آن‌ها این است که این استانداردهای رمزنگاری را آزادانه در دسترس قرار دهند. این اداره به رمزنگاران برای شرکت در این رقابت پول پرداخت نمی‌کند و برندگان هیچ پولی دریافت نخواهند کرد. مودی می‌گوید: «شما فقط در دنیای رمزنگاری که وزن خودش را دارد مشهور می‌شوید.»

و برندگان از اینکه می‌دانند آن‌ها بخش‌های کاملا بازطراحی شده‌ای از زیرساخت‌های اینترنت را دارند، راضی می‌شوند. پروتکل‌های جدید تعاملات اساسی در اینترنت را تغییر خواهند داد، مانند این که چگونه کامپیوتر شما تایید می‌کند که شما در واقع به وب سایت درست دسترسی داشته‌اید و نه به سرور یک هکر -بدون ذکر این که چگونه شرکت‌ها شماره کارت اعتباری شما را در زمان خرید آنلاین رمزگذاری می‌کنند.

اما انقلاب آرام خواهد بود. مودی می‌گوید: «یک کاربر عادی واقعاً قصد دیدن یا مشاهده این موضوع را ندارد.» « امیدوارم همه این کارها در پشت صحنه توسط رمز نگاران و افرادی که این کار را در محصولات خود قرار می‌دهند، انجام شود.» مانند بهترین محصولات امنیتی، شما می‌توانید بگویید زمانی‌که هیچ‌کس متوجه تغییر نشود، این مسئله کار می‌کند.

این متن با استفاده از ربات ترجمه مقاله کوانتومی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.