By Майкл Гаффні опубліковано 19 жовт. 2022 р
Незважаючи на те, що все більше державних і приватних організацій розуміють можливості, створені квантовими технологіями, простір і його потенційні загрози все ще здаються багатьом фахівцям із традиційних мереж і безпеки занадто «в майбутньому». На жаль, очікування вирішення цих проблем у майбутньому може наражати комерційні та державні організації в Сполучених Штатах на потенційно катастрофічні порушення безпеки. Квантові атаки такого типу можуть статися в недалекому майбутньому! За оцінками експертів, квантова технологія, здатна зламувати алгоритми шифрування та перехоплювати комунікації, стане можливою не пізніше 2030 року.
Вразливі місця сучасних рішень кібербезпеки
Державні та приватні організації наразі покладаються на математичні асиметричні алгоритми для автентифікації та встановлення ключів, життєво важливих компонентів кібербезпеки. Безпека цих схем базується на припущенні, що навіть для найпотужніших класичних комп’ютерів неможливо розв’язати певні математичні проблеми (наприклад, розкладання великих чисел або обчислення дискретного логарифма). Квантові комп’ютери зможуть легко вирішити ці проблеми, і тому, як тільки з’явиться технологія, захищені системи, мережі, комунікації, пристрої та дані стануть прозорими.
Хтось може повірити, що пройде багато років, перш ніж загроза безпеці, створена унікальною потужністю квантових обчислень, стане реальністю. Проблема все ще залишається в тому, що сьогодні зберігається інформація та дані, які повинні залишатися конфіденційними протягом тривалого часу, а розгортання нових рішень вимагає часу. Існуюча зашифрована інформація є вразливою до реальної та неминучої загрози безпеці, відомої як атаки «зберіть зараз, розшифруйте пізніше». Уявіть собі, що погана особа отримує доступ до даних, які знаходяться в стані спокою, зашифрованих до найвищого рівня за допомогою доступних сьогодні технологій, зберігає ці дані, а потім розшифровує їх за допомогою квантових комп’ютерів через кілька років. Через це організації повинні вважати, що ВСЯ зашифрована інформація та комунікації до того, як вона запровадила відповідні контрзаходи (незалежно від стану квантових обчислень на той момент), є незахищеними.
Моніторинг інших держав
На жаль, Сполучені Штати відстають у підготовці квантової продукції. Через наслідки квантових обчислень для безпеки багато інших країн перебувають у процесі або вже впровадили квантові мережі, включно з тими, які використовують безпілотні літальні апарати та супутники. ,
Продемонструвавши раннє значне лідерство в квантових можливостях та інфраструктурі, Китай інвестував у квантові технології понад 15 мільярдів доларів США. У 2019 році Іран представив нову лабораторію квантових технологій, першу в своєму роді в Західній Азії та на Близькому Сході, того ж року, коли Росія сформулювала свою Дорожню карту квантових технологій, а Північна Корея почала розробляти квантову технологію для створення високозахищеної лінії управління та управління. між Пхеньяном і ключовими пунктами запуску ракет. У 2021 році Росія оголосила про розробку прототипу 4-кубітного іонного квантового комп’ютера, який може стати основою майбутнього хмарного квантового комп’ютера протягом трьох років. Незважаючи на те, що уряд США нещодавно збільшив інвестиції в квантові технології через закон про CHIPS, все ще існує потреба у належному та швидкому використанні цього фінансування, щоб досягти квантової безпеки та бути світовим лідером у сфері квантових технологій. Поточне та заплановане фінансування може відрізнятися, але повідомлення чітке: уряди в усьому світі змагаються за впровадження цієї технології першими.
Боротьба з квантовою загрозою
Протягом наступного десятиліття квантова технологія швидко розвиватиметься, і є ряд контрзаходів, які слід розглянути. Основна ідея постквантової криптографії (PQC) полягає в заміні або доповненні використовуваних класичних криптографічних алгоритмів тими, які вважаються квантово безпечними. Головна перевага цього методу полягає в тому, що він не покладається на квантові мережі та може бути розгорнутий в існуючих класичних мережах та Інтернеті. На жаль, деякі алгоритми PQC, які розроблялися більше п’яти років, вдалося зламати менш ніж за кілька годин на звичайному ноутбуці.
Квантовий розподіл ключів (QKD) зазвичай відноситься до протоколів квантового розподілу ключів «підготовки та вимірювання», які працюють у квантових мережах підготовки та вимірювання (мережі QKD) і ввімкнені ними. Цей спосіб має ряд переваг. Самі протоколи є доведено безпечними, оскільки закони квантової фізики дозволяють двом сторонам, що спілкуються, мати можливість виявити присутність перехоплювача, а системи QKD комерційно доступні вже кілька років від багатьох постачальників. Головним недоліком QKD є те, що він вимагає розгортання дорогих ресурсів (пристроїв QKD і оптоволокна), але дозволяє використовувати лише одну програму. Продукти QKD поточного покоління також мають уразливості через їхню апаратну реалізацію. Вони сприйнятливі до атак з бічних каналів і покладатися на незахищені вузли ретрансляції на відстані понад 150 км.
Quantum Secure Communications (QSC) усуває недоліки та ризики безпеки QKD. Хоча безпека QSC також базується на законах квантової фізики, вона спирається на інші квантові явища, ніж QKD. Тоді як QKD покладається на технологію підготовки та вимірювання, QSC покладається на високоякісну розподілену заплутаність. Ці протоколи квантової безпеки, засновані на заплутаності, працюють над квантовими мережами, заснованими на заплутаності, і є доведено безпечними. За характером цих протоколів і мереж QSC не стикається з уразливістю через апаратну реалізацію. Хоча мережі на основі заплутаності вимагатимуть використання деяких нових технологій, їх не потрібно будувати повністю з нуля. Ці мережі використовують існуючу класичну інфраструктуру, таку як мережа по оптоволокну. Ще одна перевага та головна відмінність QSC порівняно з QKD полягає в тому, що QSC працює в універсальній мережі: розподілені квантові обчислення та розподілене квантове зондування, серед інших революційних додатків, можуть працювати через ту саму інфраструктуру квантової мережі, забезпечуючи додаткову цінність для користувача.
Рекомендація щодо контрзаходів
QSC забезпечує додаткову безпеку та універсальність порівняно з двома іншими контрзаходами та має бути частиною будь-якого рекомендованого рішення в майбутньому. Однак ці контрзаходи не є взаємовиключними. Квантова захищена комунікація та постквантова криптографія можуть використовуватися разом таким чином, що зловмиснику потрібно буде зламати схеми обох, щоб отримати доступ до захищеної інформації.
Закон зараз
Хоча квантовий комп’ютер, достатньо великий, щоб зламати сьогоднішнє традиційне шифрування, ще не був публічно оголошений, квантова революція вже розгорнулася. Прогрес, досягнутий у 2022 році, чітко показує майбутнє: справа не в тому, коли квантова технологія порушить наші існуючі протоколи безпеки, а в тому, як ми можемо найкращим чином підготуватися до вирішення викликів квантової технології, коли вона повністю розкриє свій потенціал і не тільки. Настав час діяти.
Майкл Гаффні є керівником державного сектору, Aliro Quantum, перша квантова мережева компанія. Геффні нещодавно відкрив представництво Aliro у Вашингтоні, округ Колумбія, щоб підтримати ініціативи компанії в уряді та державному секторі, що розвиваються, після кар’єри в армійській розвідці та багаторічної реалізації хмарних рішень і рішень безпеки для уряду.
Aliro Quantum – золотий спонсор Подія IQT Quantum Cybersecurity у Нью-Йорку, 25-27 жовтня 2022 р.. Співзасновник Майкл Кубедду обговорить «Квантову безпеку в армії» 26 жовтняth.
