Národní institut standardů a technologií USA (NIST) představil první tři standardy, které definují kryptografické algoritmy odolné vůči útokům kvantových počítačů. První standardizovaný algoritmus (CRYSTALS-Kyber) určuje způsob kapsulace klíčů a slouží k šifrování přenosu dat, zatímco další dva (CRYSTALS-Dilithium a Sphincs+) implementují varianty pro generování digitálních podpisů, které mohou být použity pro autentizační úkoly. Aby se předešlo záměně, standardizované varianty algoritmů byly přejmenovány: CRYSTALS-Kyber na ML-KEM, CRYSTALS-Dilithium na ML-DSA a Sphincs+ na SLH-DSA. Vybrané algoritmy se vyvíjejí od roku 2016 a jsou vítězi dříve oznámené soutěže NIST na vývoj postkvantové kryptografie.
Aktivně se rozvíjející kvantové počítače v poslední době dramaticky urychlují řešení úloh rozkladu přirozeného čísla na prvočinitele (RSA) a diskrétního logaritmování bodů eliptických křivek (ECDSA), které tvoří základ moderních asymetrických algoritmů šifrování na veřejné klíče, jež jsou na klasických procesorech efektivně neřešitelné. V současné fázi vývoje kvantových počítačů zatím není dostatečná kapacita k porušení aktuálních klasických algoritmů šifrování a digitálních podpisů založených na veřejných klíčích, jako je ECDSA, ale předpokládá se, že situace se může změnit už v tomto desetiletí.
Přijaté standardy:
- FIPS 203 — považován za hlavní standard pro šifrování dat, využívající algoritmus CRYSTALS-Kyber (ML-KEM — Module-Lattice Key-Encapsulation Mechanism) pro organizaci výměny klíčů mezi stranami, které provádějí šifrování a dešifrování dat. Algoritmus CRYSTALS-Kyber používá metody kryptografie založené na řešení úloh teorie mřížek, jejichž doba řešení se neliší na běžných a kvantových počítačích. Výhodami zvoleného algoritmu jsou relativně malá velikost klíčů a vysoká rychlost zpracování.
- FIPS 204 — primární standard pro generování digitálních podpisů, založený na algoritmu CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA — Module-Lattice Digital Signature Algorithm), který, stejně jako CRYSTALS-Kyber, vychází z teorie mřížek.
- FIPS 205 – alternativní standard pro vytváření digitálních podpisů, který používá algoritmus Sphincs+ (SLH-DSA – Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm), jenž aplikuje metody kryptografie založené na hashovacích funkcích. Sphincs+ zaostává za CRYSTALS-Dilithium co se týče velikosti podpisů a rychlosti, ale je založen na zcela odlišných matematických principech, t.j. zůstane efektivní v případě kompromitace algoritmů založených na teorii mřížek.
Kromě toho se do konce roku plánuje schválit čtvrtý standard – FIPS 206, určený pro práci s digitálními podpisy a založený na algoritmu FALCON, který, podobně jako algoritmy CRYSTALS-Kyber a CRYSTALS-Dilithium, vychází z řešení problémů teorie mřížek, ale na rozdíl od nich je zaměřen na aplikace, kde je požadována minimální velikost podpisu. Standardizovaná varianta algoritmu FALCON bude dodávána pod názvem FN-DSA (FFT (rychlá Fourierova transformace) over NTRU-Lattice Digital Signature Algorithm). Do konce roku se také plánuje vybrat algoritmy pro vytváření alternativních standardů obecného šifrování, které budou založeny na jiných principech než ty, které jsou zahrnuty ve standardu FIPS 203 založeném na algoritmu CRYSTALS-Kyber.
Zdroj: opennet.ru
