Националният институт по стандарти и технологии на САЩ (NIST) представи първите три стандарта, определящи криптоалгоритми, устойчиви на подбиране от квантови компютри. Първият стандартизиран алгоритъм (CRYSTALS-Kyber) определя метод за инкапсулиране на ключове и е предназначен за криптиране на обмена на данни, а другите два (CRYSTALS-Dilithium и Sphincs+) реализират варианти за генериране на цифрови подписи, които могат да се използват за решаване на задачи, свързани с автентикация. За да се избегне объркване, стандартизираните варианти на алгоритмите са преименувани: CRYSTALS-Kyber на ML-KEM, CRYSTALS-Dilithium на ML-DSA, а Sphincs+ на SLH-DSA. Избраните алгоритми се разработват от 2016 година и са победители в обявеното по-рано състезание на NIST за разработка на алгоритми за постквантова криптография.
Активно развиващите се напоследък квантови компютри радикално по-бързо решават задачи за разлагане на естествено число на прости множители (RSA) и дискретно логаритмизиране на точки в елиптична крива (ECDSA), които лежат в основата на съвременните асиметрични алгоритми за криптиране с открит ключ, ефективно нерешими на класически процесори. На текущия етап от развитието на възможностите на квантовите компютри засега недостатъчни за хакване на актуалните класически алгоритми за криптиране и цифрови подписи на база открит ключ, като ECDSA, но се предполага, че ситуацията може да се промени вече в това десетилетие.
Приети стандарти:
- FIPS 203 — разглежда се като основен стандарт за криптиране на данни, използващ алгоритма CRYSTALS-Kyber (ML-KEM — Module-Lattice Key-Encapsulation Mechanism) за организиране на обмена на ключове между страните, извършващи криптиране и декриптиране на данни. Алгоритъмът CRYSTALS-Kyber използва методи на криптографията, основани на решаване на задачи от теорията на решетките, времето за решение на които не се различава на обикновени и квантови компютри. Предимствата на избрания алгоритъм са относително малък размер на ключовете и висока скорост на работа.
- FIPS 204 — основен стандарт за генериране на цифрови подписи, основан на алгоритъма CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA — Module-Lattice Digital Signature Algorithm), който като CRYSTALS-Kyber също се основава на теорията на решетките.
- FIPS 205 — алтернативен стандарт за генериране на цифрови подписи, използващ алгоритъм Sphincs+ (SLH-DSA — Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm), който прилага методи на криптография, базирани на хеш функции. Sphincs+ изостава от CRYSTALS-Dilithium по размер на подписите и скорост на работа, но се основава на напълно различни математически принципи, т.е. ще остане ефективен в случай на компрометиране на алгоритмите, основаващи се на теорията на решетките.
Освен това, до края на годината се планира одобрението на четвъртия стандарт — FIPS 206, предназначен за работа с цифрови подписи и основан на алгоритъма FALCON, който, както и алгоритмите CRYSTALS-Kyber и CRYSTALS-Dilithium, е базиран на решения на задачи от теорията на решетките, но за разлика от тях е насочен към приложения, в които е необходимо минимално размер на подписа. Стандартизираният вариант на алгоритъма FALCON ще се предлага под името FN-DSA (FFT (бързо преобразуване на Фурие) over NTRU-Lattice Digital Signature Algorithm). До края на годината също така се планира избор на алгоритми за създаване на алтернативни стандарти за общо криптиране, които ще се основават на различни принципи на работа от тези, включени в стандарта FIPS 203, базиран на алгоритъма CRYSTALS-Kyber.
Източник: opennet.ru
