By Michael Gaffney közzétéve: 19. október 2022
Noha egyre több állami és magánszervezet megérti a kvantumtechnológia által teremtett lehetőségeket, az űrt és annak lehetséges fenyegetéseit sok hagyományos hálózati és biztonsági szakember még mindig túlságosan „jövőnek” érzi. Sajnos, ha a jövőre várunk ezeknek a problémáknak a megoldására, az Egyesült Államok kereskedelmi és kormányzati szervezeteit potenciálisan katasztrofális biztonsági réseknek teheti ki. Az ilyen típusú kvantumtámadások a nem túl távoli jövőben megtörténhetnek! Szakértők becslése szerint a titkosítási algoritmusok feltörésére és a kommunikáció elfogására képes kvantumtechnológia legkésőbb 2030-ra lesz lehetséges.
A jelenlegi kiberbiztonsági megoldások sebezhetőségei
Az állami és magánszervezetek jelenleg matematikai alapú aszimmetrikus algoritmusokra támaszkodnak a hitelesítéshez és a kulcsok létrehozásához, amelyek a kiberbiztonság létfontosságú elemei. E sémák biztonsága azon a feltételezésen alapul, hogy még a legerősebb klasszikus számítógépek számára sem lehetséges bizonyos matematikai problémák megoldása (pl. nagy számok faktorálása vagy diszkrét logaritmus kiszámítása). A kvantumszámítógépek könnyedén meg tudják majd oldani ezeket a problémákat, így amint a technológia megérkezik, a védett rendszerek, hálózatok, kommunikáció, eszközök és adatok átláthatóvá válnak.
Azt hihetnénk, hogy sok évnek kell eltelnie, mire a kvantumszámítástechnika egyedülálló ereje jelentette biztonsági fenyegetés valósággá válik. Továbbra is fennáll a probléma, hogy ma tárolnak olyan információkat és adatokat, amelyeknek hosszú ideig bizalmasnak kell maradniuk, és az új megoldások bevezetése időt vesz igénybe. A meglévő titkosított információk ki vannak téve egy valós és küszöbön álló biztonsági fenyegetésnek, az úgynevezett „betakarítás most, dekódolás később” támadásoknak. Képzeljünk el egy rossz színészt, aki nyugalmi állapotban hozzáfér a legmagasabb szintre titkosított adatokhoz a mai elérhető technológia segítségével, eltárolja ezeket az adatokat, majd néhány éven belül kvantumszámítógépekkel visszafejti. Emiatt a szervezeteknek feltételezniük kell, hogy MINDEN titkosított információ és kommunikáció a megfelelő ellenintézkedések végrehajtása előtt (a kvantumszámítás akkori állapotától függetlenül) nem biztonságos.
Más nemzetállamok megfigyelése
Sajnos az Egyesült Államok le van maradva a kvantumkészültségben. A kvantumszámítástechnika biztonsági vonatkozásai miatt sok más országban van folyamatban vagy már bevezettek kvantumhálózatokat, beleértve azokat is, amelyek pilóta nélküli légi járműveket és műholdakat használnak. ,
A kvantumképességek és infrastruktúra terén korai, erős vezető szerepét demonstráló Kína több mint 15 milliárd USD-t fektetett be kvantumtechnológiákba. 2019-ben Irán bemutatott egy új kvantumtechnológiai laboratóriumot, amely az első a maga nemében Nyugat-Ázsiában és a Közel-Keleten, ugyanabban az évben, amikor Oroszország megfogalmazta a Quantum Technologies Roadmap-jét, Észak-Korea pedig kvantumtechnológiát kezdett fejleszteni egy rendkívül biztonságos irányítási és irányítási kapcsolat létrehozása érdekében. Phenjan és a legfontosabb rakétakilövő helyek között. 2021-ben Oroszország bejelentette egy 4 qubit-es ionkvantumszámítógép prototípusának kifejlesztését, amely három éven belül egy jövőbeli felhő-elérhető kvantumszámítógép alapjává válhat. Míg az Egyesült Államok kormánya a közelmúltban a CHIPS-törvény révén növelte a kvantumtechnológiákba való befektetést, továbbra is szükség van a finanszírozás megfelelő és gyors felhasználására a kvantumbiztonság elérése és a világelső kvantumtechnológiák terén. A jelenlegi és a tervezett finanszírozás változhat, de az üzenet egyértelmű: a kormányok a világ minden táján azon versenyeznek, hogy először alkalmazzák ezt a technológiát.
A kvantumfenyegetés kezelése
A következő évtizedben a kvantumtechnológia gyorsan fejlődni fog, és számos ellenintézkedést kell megfontolni. A Post-Quantum Cryptography (PQC) alapötlete a használatban lévő klasszikus kriptográfiai algoritmusok helyettesítése vagy kiegészítése azokkal, amelyekről feltételezhető, hogy kvantumbiztonságosak. Ennek a módszernek az a fő előnye, hogy nem támaszkodik kvantumhálózatra, és alkalmazható a meglévő klasszikus hálózatokon és az interneten. Sajnos néhány, több mint öt éve fejlesztés alatt álló PQC algoritmust néhány óra alatt sikerült feltörni egy hagyományos laptopon.
A Quantum Key Distribution (QKD) jellemzően a kvantumkulcs-elosztási protokollok előkészítése és mérése, amelyek az előkészítés és mérés kvantumhálózatokon (QKD-hálózatok) futnak és engedélyezettek. Ennek a módszernek számos előnye van. Maguk a protokollok bizonyíthatóan biztonságosak, mivel a kvantumfizika törvényei lehetővé teszik, hogy a két kommunikáló fél észlelje a lehallgató jelenlétét, és a QKD-rendszerek már évek óta kereskedelmi forgalomban kaphatók több gyártótól. A QKD fő hátránya, hogy drága erőforrások telepítését igényli (QKD eszközök és üvegszál), de csak egyetlen alkalmazást tesz lehetővé. A jelenlegi generációs QKD-termékek hardveres megvalósításuk miatt is vannak sebezhető pontokkal. Fogékonyak az oldalsó csatornás támadásokra és 150 km-nél nagyobb távolságok esetén nem biztonságos relé csomópontokra hagyatkozhat.
A Quantum Secure Communications (QSC) a QKD hiányosságait és biztonsági kockázatait kezeli. Míg a QSC biztonsága szintén a kvantumfizika törvényein alapul, más kvantumjelenségekre támaszkodik, mint a QKD. Míg a QKD az előkészítési és mérési technológiára támaszkodik, a QSC a kiváló minőségű elosztott összefonódásra támaszkodik. Ezek az összefonódás-alapú kvantumbiztonsági protokollok az összefonódás-alapú kvantumhálózatokon futnak át és engedélyezik őket, és bizonyíthatóan biztonságosak. E protokollok és hálózatok természetéből adódóan a QSC nem szembesül a hardveres implementációból eredő sebezhető pontokkal. Míg az összefonódáson alapuló hálózatokhoz néhány feltörekvő technológia alkalmazására lesz szükség, ezeket nem kell teljesen a semmiből építeni. Ezek a hálózatok a meglévő klasszikus infrastruktúrát használják, például optikai szálon keresztül futnak. A QSC másik előnye és fő megkülönböztetője a QKD-hez képest az, hogy a QSC univerzális hálózaton fut: az elosztott kvantumszámítás és az elosztott kvantumérzékelés, más forradalmi alkalmazások mellett, ugyanazon a kvantumhálózati infrastruktúrán futhat, további értéket biztosítva a felhasználónak.
Ellenintézkedési ajánlás
A QSC további biztonságot és sokoldalúságot biztosít a másik két ellenintézkedéshez képest, és a jövőben minden javasolt megoldás részét kell képeznie. Ezek az ellenintézkedések azonban nem zárják ki egymást. A Quantum Secure Communication és a Post Quantum Cryptography együtt használhatók oly módon, hogy az ellenfélnek meg kell szakítania mindegyik sémáját, hogy hozzáférjen a biztonságos információkhoz.
Cselekedj most
Míg a mai hagyományos titkosítás feltöréséhez elég nagy kvantumszámítógépet még nem jelentettek be nyilvánosan, a kvantumforradalom már jó úton halad. A 2022-ben elért haladás világossá teszi a jövőt: nem az a kérdés, hogy a kvantumtechnológia mikor töri meg a meglévő biztonsági protokolljainkat, hanem az, hogyan tudunk a legjobban felkészülni a kvantumtechnológia kihívásainak való megfelelésre, amint a kvantumtechnológia kiaknázza a benne rejlő lehetőségeket, és azon túl is. A cselekvés ideje most van.
Michael Gaffney az Aliro Quantum állami szektorának vezetője, az első tiszta játék kvantumhálózati cég. Gaffney nemrég nyitotta meg az Aliro Washington DC-beli jelenlétét, hogy támogassa a vállalat bővülő kormányzati és közszektorbeli kezdeményezéseit a hadsereg hírszerzési karrierje, valamint a felhő- és biztonsági megoldások kormány számára történő bevezetése után.
Az Aliro Quantum arany szponzor lesz a közeljövőben IQT Quantum Cybersecurity esemény NYC-ben, 25. október 27-2022.. Michael Cubeddu társalapítója október 26-án megvitatja a „Quantum Safe in the Military” témakört.th.
