خوارزميات NIST الجديدة موجودة
عندما نتحدث عن البيانات المشفرة من طرف إلى طرف، فإننا نتحدث عادةً عن تطبيقات المراسلة مثل iMessage وSignal وWhatsApp وRCS من Google. ولكن يتم تشفير الكثير من البيانات الأخرى لضمان عدم تمكن المهاجمين من الوصول إليها. فكر في البيانات التي يتم نقلها من أجهزتك إلى الخوادم (أو العكس)، وحسابك البنكي، والأسرار الحكومية، والمزيد.
هذا التشفير قوي جدًا لدرجة أنه يكاد يكون من المستحيل على أجهزة الكمبيوتر الحديثة كسره. في هذا الصدد، لا يمكن أن يكون لديك أبواب خلفية في التشفير كما يريد بعض المشرعين. ستكون تلك “الأبواب” خطيرة بشكل لا يصدق.
يومًا ما، في المستقبل غير البعيد، ستكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية قوية جدًا لدرجة أنها ستكون قادرة على كسر معايير التشفير الحالية في ساعات. ستحتاج أجهزة الكمبيوتر العادية إلى مليار سنة لكسر أحد المعايير الحالية.
لدى حكومة الولايات المتحدة خطة: معايير تشفير جديدة تقاوم الهجمات الكمومية. وافق المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا التابع لوزارة التجارة الأمريكية (NIST) على الخوارزميات الثلاثة الأولى لتشفير بيانات الإنترنت.
مثل شركة سريعة يلاحظ أن NIST كشف النقاب عن النسخة النهائية من الخوارزميات يوم الثلاثاء. وسيعقد البيت الأبيض حدثا للاحتفال بهذا الإنجاز. وهذا هو مدى أهمية الدفاع ضد الحوسبة الكمومية.
كان التشفير الرقمي قلقًا بشأن اختراق أجهزة الكمبيوتر الكمومية لمعايير التشفير الحالية لمدة ثلاثة عقود. في حين أنه قد يستغرق عقدًا آخر قبل ظهور مثل هذه الحواسيب الكمومية، إلا أن نشر المعايير الجديدة يجب أن يحدث قبل ذلك بسنوات عديدة. لا يمكن طرحها بين عشية وضحاها.
يستخدم العالم حاليًا ثلاث خوارزميات: RSA، وتشفير المنحنى الإهليلجي، وتبادل مفاتيح Diffie-Hellman. تتضمن هذه الخوارزميات حل المشكلات الرياضية المعقدة جدًا بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر الحالية.
معيار RSA هو المعيار الذي يمكن لأجهزة الكمبيوتر الحالية اختراقه خلال مليار عام تقريبًا. سيحتاج الكمبيوتر الكمي إلى ساعات فقط مع تشفير RSA. تصادف أن RSA هي المصافحة الآمنة التي تشكل أساس حوالي 90٪ من اتصالات الإنترنت. إن كسر هذا النوع من التشفير سيكون إنجازًا هائلاً.
لا يوجد حاسوب كمي يمكنه القيام بهذه المهمة في الوقت الحالي. ومع ذلك، تشير التقديرات الحالية إلى أن هناك فرصة بنسبة 17% إلى 31% لظهور كمبيوتر كمي ذي صلة بالتشفير خلال هذا العقد. وتزداد الفرصة إلى 33-54% خلال الخمسة عشر عامًا القادمة.
كلما أسرع العالم في نشر تقنيات التشفير الجديدة، كان ذلك أفضل. ال شركة سريعة يشير التقرير إلى أن بعض المتسللين سيكون لديهم الوقت لانتظار وصول أجهزة الكمبيوتر الكمومية لكسر بيانات معينة. عندما يقوم المتسللون بسرقة البيانات المشفرة، فإن هذا لا يزال يمثل خطرًا. وربما يقومون بفك تشفيرها في المستقبل. إذا كانت معلومات مثل أرقام الضمان الاجتماعي، أو الحسابات المصرفية، أو الأسرار الحكومية، فلا يزال من الممكن أن تسبب الضرر بعد عقود.
بدأت NIST بحثها عن معايير تشفير جديدة يمكنها مقاومة الهجمات الكمومية في عام 2014. وقد وظف المعهد علماء رياضيات وأخصائيي تشفير لتطوير واختبار معايير جديدة. لقد بدأوا بـ 82 خوارزمية، تم اختبار 69 منها منذ عام 2016. وبعد ست سنوات، اختارت NIST أربعة مقترحات لتحويلها إلى معايير تشفير جديدة.
أعلنت NIST عن ثلاثة من خوارزميات التشفير الأربع المقاومة للكم المقترحة هذا الأسبوع: CRYSTALS-Kyber، وCRYSTALS-Dilithium، وSPHINCS+. وقد يتم إصدار الجزء الرابع، FALCON، في العام المقبل.
تعتمد خوارزميات CRYSTALS على هياكل هندسية متكررة تسمى الشبكات. “أدمغتنا تفكر [of lattices] وقال داستن مودي للمدونة: “في بعدين أو ثلاثة أبعاد، ولكن بالنسبة لهذه الشبكات، فإننا نقوم بالحسابات في 500 أو 1000 بعد”. مودي هو عالم رياضيات قاد جهود التشفير في NIST منذ عام 2014.
يعد فك تشفير هذه الشبكات الهندسية أمرًا صعبًا للغاية لدرجة أنه حتى أجهزة الكمبيوتر الكمومية ستواجه صعوبة في حل العمليات الحسابية.
تعد خوارزمية SPHINCS+ بديلاً يستخدم التشفير القائم على التجزئة. إنها طريقة مختلفة لتشفير البيانات، حيث أراد NIST خيارات في حالة اكتشاف شخص ما كيفية كسر الشبكات.
أما بالنسبة لنوع الخدمات التي سيتم ترقيتها إلى معايير التشفير الجديدة، فلا يزال الأمر غير واضح. ومن الآمن افتراض أن المعلومات الحساسة للغاية، مثل أسرار الدولة، ستكون من بين المعلومات التي ستحظى بمثل هذه الحماية.
وفي نهاية المطاف، ينبغي أن يكون التشفير المقاوم للكم متاحًا في المزيد من الخدمات. ومن المرجح أن العديد من البلدان تستثمر بالفعل مبالغ كبيرة من المال في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية القادرة على كسر معايير التشفير الحالية، في حين تعمل أيضًا على تطوير خوارزميات التشفير المقاومة للكم. وقد تكون الصين إحدى هذه الدول، حيث يُعتقد أنها استثمرت أكثر من 15 مليار دولار في مشاريع الحوسبة الكمومية.
