By Michael Gaffney objavljeno 19. oktober 2022
Čeprav vse več javnih in zasebnih organizacij razume priložnosti, ki jih ustvarja kvantna tehnologija, se vesolje in njegove morebitne grožnje številnim strokovnjakom za tradicionalna omrežja in varnost zdijo še vedno preveč »v prihodnosti«. Na žalost bi lahko čakanje na prihodnost, da se loti teh vprašanj, izpostavilo komercialne in vladne organizacije v Združenih državah potencialno katastrofalnim kršitvam varnosti. Kvantni napadi te vrste bi se lahko zgodili v ne tako oddaljeni prihodnosti! Strokovnjaki ocenjujejo, da bo kvantna tehnologija, ki bo sposobna razbijati šifrirne algoritme in prestrezati komunikacije, možna najkasneje leta 2030.
Ranljivosti trenutnih rešitev kibernetske varnosti
Javne in zasebne organizacije se trenutno zanašajo na asimetrične algoritme, ki temeljijo na matematiki, za preverjanje pristnosti in vzpostavitev ključev, bistvenih komponent kibernetske varnosti. Varnost teh shem temelji na predpostavki, da je celo za najmočnejše klasične računalnike računsko neizvedljivo reševanje določenih matematičnih problemov (npr. faktoriziranje velikih števil ali računanje diskretnega logaritma). Kvantni računalniki bodo z lahkoto rešili te težave in ko bo tehnologija prispela, bodo zavarovani sistemi, omrežja, komunikacije, naprave in podatki pregledni.
Lahko bi verjeli, da bo minilo veliko let, preden bo varnostna grožnja, ki jo predstavlja edinstvena moč kvantnega računalništva, postala resničnost. Še vedno ostaja vprašanje, da se danes shranjujejo informacije in podatki, ki morajo ostati zaupni dolgo časa, uvajanje novih rešitev pa zahteva čas. Obstoječe šifrirane informacije so ranljive za resnično in neposredno varnostno grožnjo, znano kot napadi »žeti zdaj, dešifrirati pozneje«. Predstavljajte si slabega igralca, ki dobi dostop do podatkov v mirovanju, ki so šifrirani na najvišji ravni z uporabo današnje razpoložljive tehnologije, shrani te podatke in jih nato čez nekaj let dešifrira s kvantnimi računalniki. Zaradi tega bi morale organizacije predvidevati, da VSE šifrirane informacije in komunikacije, preden so uvedle ustrezne protiukrepe (ne glede na stanje kvantnega računalništva v tistem času), niso varne.
Spremljanje drugih nacionalnih držav
Na žalost Združene države zamujajo s kvantno pripravo. Zaradi varnostnih posledic kvantnega računalništva so številne druge države v procesu ali so že uvedle kvantna omrežja, vključno s tistimi, ki uporabljajo brezpilotna letala in satelite. ,
Kitajska je z zgodnjim in močnim vodstvom na področju kvantnih zmogljivosti in infrastrukture vložila več kot 15 milijard USD v kvantne tehnologije. Leta 2019 je Iran predstavil nov laboratorij kvantne tehnologije, prvega te vrste v Zahodni Aziji in na Bližnjem vzhodu, istega leta, ko je Rusija oblikovala načrt kvantnih tehnologij, Severna Koreja pa je začela razvijati kvantno tehnologijo za ustvarjanje zelo varne povezave za poveljevanje in nadzor. med Pjongjangom in ključnimi izstrelišči raket. Leta 2021 je Rusija napovedala razvoj prototipa 4-kubitnega ionskega kvantnega računalnika, ki bi lahko v treh letih postal osnova prihodnjega kvantnega računalnika, dostopnega v oblaku. Medtem ko je ameriška vlada nedavno povečala naložbe v kvantne tehnologije z zakonom CHIPS, še vedno obstaja potreba po uporabi tega financiranja na ustrezen in hiter način, da bi dosegli kvantno varnost in bili vodilni v svetu, ko gre za kvantne tehnologije. Trenutno in načrtovano financiranje se lahko razlikuje, vendar je sporočilo jasno: vlade po vsem svetu tekmujejo, katere prve uvedejo to tehnologijo.
Obravnava kvantne grožnje
V naslednjem desetletju se bo kvantna tehnologija hitro razvijala in razmisliti je treba o številnih protiukrepih. Pri postkvantni kriptografiji (PQC) je osnovna ideja nadomestiti ali razširiti klasične kriptografske algoritme v uporabi s tistimi, za katere se domneva, da so kvantno varni. Glavna prednost te metode je, da se ne zanaša na kvantno mreženje in jo je mogoče uporabiti v obstoječih klasičnih omrežjih in internetu. Na žalost je bilo nekatere algoritme PQC, ki so bili v razvoju več kot pet let, mogoče vlomiti v manj kot nekaj urah na običajnem prenosniku.
Kvantna distribucija ključev (QKD) se običajno nanaša na protokole kvantne distribucije ključev »pripravi in izmeri«, ki delujejo na kvantnih omrežjih priprave in meritev (omrežja QKD) in jih omogočajo. Ta metoda ima več prednosti. Sami protokoli so dokazano varni, saj zakoni kvantne fizike omogočajo, da lahko obe komunicirajoči strani zaznata prisotnost prisluškovalca, sistemi QKD pa so komercialno na voljo že več let pri različnih prodajalcih. Glavna pomanjkljivost QKD je, da zahteva namestitev dragih virov (QKD naprave in optična vlakna), vendar omogoča samo eno aplikacijo. Trenutna generacija izdelkov QKD ima tudi ranljivosti zaradi njihove izvedbe strojne opreme. Dovzetni so za stranske napade in se zanašajo na nezanesljiva relejna vozlišča za razdalje nad 150 km.
Quantum Secure Communications (QSC) obravnava pomanjkljivosti in varnostna tveganja QKD. Čeprav varnost QSC temelji tudi na zakonih kvantne fizike, se opira na drugačne kvantne pojave kot QKD. Medtem ko se QKD zanaša na tehnologijo priprave in merjenja, se QSC opira na visokokakovostno porazdeljeno prepletenost. Ti kvantni varnostni protokoli, ki temeljijo na prepletenosti, izvajajo in omogočajo kvantna omrežja, ki temeljijo na prepletenosti, in so dokazano varni. Zaradi narave teh protokolov in omrežij se QSC ne sooča z ranljivostmi zaradi izvedbe strojne opreme. Medtem ko bodo omrežja, ki temeljijo na prepletanju, zahtevala uporabo nekaterih nastajajočih tehnologij, jih ni treba zgraditi povsem iz nič. Ta omrežja uporabljajo obstoječo klasično infrastrukturo, kot je na primer optična vlakna. Druga prednost in glavni diferenciator QSC v primerjavi s QKD je, da QSC deluje v univerzalnem omrežju: porazdeljeno kvantno računalništvo in porazdeljeno kvantno zaznavanje, med drugimi revolucionarnimi aplikacijami, lahko delujeta prek iste kvantne omrežne infrastrukture, kar uporabniku zagotavlja dodatno vrednost.
Priporočilo za protiukrep
QSC zagotavlja dodatno varnost in vsestranskost glede na druga dva protiukrepa in bi moral biti del vsake priporočene rešitve v prihodnosti. Vendar se ti protiukrepi med seboj ne izključujejo. Quantum Secure Communication in Post Quantum Cryptography se lahko uporabljata skupaj na tak način, da bi moral nasprotnik razbiti sheme obeh, da bi lahko dostopal do zaščitenih informacij.
Deluj zdaj
Medtem ko kvantni računalnik, ki je dovolj velik, da bi razbil današnje tradicionalno šifriranje, še ni bil javno objavljen, je kvantna revolucija v polnem teku. Napredek, dosežen leta 2022, jasno razkriva prihodnost: ne gre za vprašanje, kdaj bo kvantna tehnologija zlomila naše obstoječe varnostne protokole, ampak kako se lahko najbolje pripravimo na izzive kvantne tehnologije, ko ta doseže svoj polni potencial in še več. Zdaj je čas za ukrepanje.
Michael Gaffney je vodja javnega sektorja, Aliro Quantum, prvo podjetje za kvantno mreženje čiste igre. Gaffney je pred kratkim odprl Alirovo prisotnost v Washingtonu, da bi podprl rastoče pobude podjetja v vladnem in javnem sektorju po karieri v vojaški obveščevalni službi in letih izvajanja rešitev v oblaku in varnosti za vlado.
Aliro Quantum je v prihodnje zlati sponzor Dogodek IQT Quantum Cybersecurity v NYC, 25.–27. oktober 2022. Soustanovitelj Michael Cubeddu bo 26. oktobra razpravljal o "Quantum Safe in the Military"th.
