Білий дім скорочує терміни для урядових установ та організацій щодо впровадження нових квантово-стійких систем шифрування, які зможуть протистояти атакам з використанням квантових комп’ютерів. Це зумовлено прагненням федерального уряду захистити багаторічні секрети військових, банків, урядів та більшості громадян планети.
Виконавчий наказ під назвою «Захист нації від передових криптографічних атак» вимагає, щоб обчислювальні системи, які відносяться до «активів високої цінності» та «систем високого впливу», перейшли на схеми встановлення квантово-стійких криптографічних ключів до 31 грудня 2030 року, а на схеми квантово-безпечних цифрових підписів — до 31 грудня 2031 року.
Запобігання значній загрозі
Новий термін, який для багатьох організацій є приблизно на п’ять років раніше, ніж попередній, встановлено на тлі нещодавніх досліджень, що показують значно менші, ніж раніше оцінювалося, витрати та ресурси, необхідні для створення криптографічно значущого квантового комп’ютера. У відповідь Google, Cloudflare та інші компанії нещодавно скоротили свої терміни переходу з вразливих систем до 2029 року.
«Поява великомасштабних квантових комп’ютерів, особливо в руках противників, становитиме значну загрозу для широко використовуваних систем криптографічної безпеки», — зазначено в наказі. «Поточна кібердіяльність проти нашої країни також створює ризик того, що противники збиратимуть інформацію Сполучених Штатів зараз і розшифровуватимуть її пізніше, коли великомасштабні квантові комп’ютери будуть функціонувати».
Відповідно до графіка, опублікованого Агентством національної безпеки (NSA) у 2022 році, «Системи національної безпеки» — до яких входять лише оборонні та розвідувальні системи під юрисдикцією агентства — мали бути готовими до квантових обчислень у період з 2030 по 2033 рік. Більшість інших організацій мали до 2035 року завершити перехід. Тепер багато з них повинні будуть перейти значно раніше.
«Отже, для будь-якої системи, яка потрапляє в цю нову категорію активів високої цінності та систем високого впливу, терміни їхнього переходу скоротилися на 4-5 років (з 2035 до 2030/2031 року)», — повідомив Ars Браян ЛаМаккіа, інженер з криптографії, який керував квантовим переходом Microsoft з 2015 по 2022 рік і зараз працює у Farcaster Consulting Group. «Це значне скорочення терміну переходу для цих систем, і воно відповідає подібним переглядам термінів від Google і Cloudflare, про які ми бачили оголошення наприкінці березня/на початку квітня».
Наказ також:
- Створює загальноурядовий процес координації переходу, який очолюватимуть директор Управління менеджменту та бюджету та Національний директор з кібербезпеки. Кожне федеральне агентство призначить відповідальну особу для звітування про прогрес квантового переходу.
- Доручає Державному секретарю працювати з Національним інститутом стандартів і технологій (NIST), Міністерством оборони та внутрішньої безпеки, Національним директором з кібербезпеки та Директором національної розвідки для «визначення та залучення іноземних урядів та галузевих груп у ключових країнах для заохочення їхнього переходу на алгоритми PQC, стандартизовані NIST».
- Доручає NIST та Агентству з кібербезпеки та безпеки інфраструктури видати керівництво щодо випуску CBOM (список криптографічних матеріалів), який перелічує всі компоненти, бібліотеки та модулі в системі шифрування.
- Встановлює нові правила закупівель, які, здається, спрямовані на те, щоб вимагати від «охоплених підрядників» дотримання тих самих термінів квантової готовності та впровадження політик розкриття вразливостей.
«Власники та оператори критичної інфраструктури тепер можуть очікувати підтримки у розробці планів міграції на PQC», — сказав Jordan Kenyon, старший квантовий науковець Booz Allen. «Охоплені підрядники можуть зіткнутися з майбутніми вимогами запропонованих правил щодо впровадження алгоритмів, сумісних з PQC, необхідних FIPS до кінця 2030 року, та включення звітів про криптографічні вразливості до своїх розкриттів». FIPS — це скорочення від Federal Information Processing Standards, набір стандартів, розроблених NIST для використання в комп’ютерних системах невійськових урядових установ США та підрядників.
Ніхто не знає, коли з’явиться криптографічно значущий квантовий комп’ютер. Експерти роблять широкі припущення протягом понад трьох десятиліть. Ключовою перешкодою є створення системи з необхідною кількістю кубітів — квантовий еквівалент біта в класичних обчисленнях — яка працює коректно навіть за наявності помилок, що виникають під час їх взаємодії з навколишнім середовищем.
У березні дослідники заявили, що виявили спосіб зламати ECC-256, який використовується для захисту блокчейнів біткойна та ефіріуму, використовуючи лише 30 000 фізичних кубітів за 10 днів.
Того ж місяця команда дослідників Google заявила, що розробила дві квантові схеми, які могли б розв’язати задачу дискретного логарифму еліптичної кривої, використовуючи приблизно 500 000 фізичних кубітів, що вдвічі менше, ніж, за оцінками тієї ж команди в червні минулого року, було потрібно для зламування 2048-бітного RSA, який має значно більший розмір ключа.
У 2012 році більшість оцінок свідчили, що для зламування 2048-бітного ключа RSA знадобиться мільярд фізичних кубітів. До 2019 року оцінка була знижена до 20 мільйонів фізичних кубітів. Постійний прогрес, продемонстрований цими останніми науковими роботами, спонукає організації, які мають найбільше що втратити, помилятися на користь того, що Q Day — день появи криптографічно значущого квантового комп’ютера — настане раніше, а не пізніше.
Два з найпоширеніших алгоритмів криптографії з відкритим ключем — RSA та криптографія на еліптичних кривих — базуються на факторизації складених чисел, які є добутком двох або більше простих чисел, і на дискретному логарифмі відповідно. Ці математичні задачі легко розв’язуються в одному напрямку і майже неможливо — в іншому. Квантовий комп’ютер з достатніми ресурсами може запустити алгоритм Шора для розв’язання цих задач за поліноміальний час, зокрема кубічний час, що значно швидше, ніж експоненціальний час, який надають сучасні класичні комп’ютери. Квантово-стійкі алгоритми, що замінюють RSA та криптографію на еліптичних кривих, базуються на задачах, у розв’язанні яких квантові комп’ютери не мають переваги над класичними.
Всупереч тому, що багато хто припускає, заміна квантово-вразливих алгоритмів на PQC алгоритми — це зовсім не проста заміна «в один клік». Розміри публічних ключів для ML-KEM — одного із замінників RSA — приблизно втричі більші. Складність і масштаб роботи, що попереду, є причиною того, чому федеральний уряд так серйозно ставиться до цього кроку.
Окремо Білий дім опублікував другий виконавчий наказ, який доручає федеральному уряду у партнерстві з приватним сектором підтримувати розвиток квантових обчислень. Серед іншого, він встановив «національну програму» для розробки першого у світі квантового комп’ютера, достатньо потужного, щоб «розпочати еру квантово-залежних наукових відкриттів».
За матеріалами: arstechnica.com