Det amerikanske national institute for standarder og teknologi (NIST) har præsenteret de første tre standarder, der definerer kryptografiske algoritmer, som er resistente overfor hacking med kvantecomputere. Den første standardiserede algoritme (CRYSTALS-Kyber) beskriver metoden til indkapsling af nøgler og er beregnet til kryptering af dataudveksling, mens de to andre (CRYSTALS-Dilithium og Sphincs+) implementerer varianter af digitale signaturer, der kan anvendes til autentificering. For at undgå forvirring er de standardiserede versioner af algoritmerne blevet omdøbt: CRYSTALS-Kyber til ML-KEM, CRYSTALS-Dilithium til ML-DSA, og Sphincs+ til SLH-DSA. De valgte algoritmer har været under udvikling siden 2016 og er vindere af den tidligere annoncerede NIST-konkurrence om udvikling af post-kvante kryptografialgoritmer.
De senest hurtigt udviklende kvantecomputere løser opgaver om nedbrydning af naturlige tal i primtalsfaktorer (RSA) og diskret logaritmisk beregning af punkter på elliptiske kurver (ECDSA) væsentligt hurtigere, som ligger til grund for de nuværende asymmetrisk krypteringsalgoritmer, der er effektivt uløselige på klassiske processorer. På nuværende tidspunkt er kapaciteterne i kvantecomputere stadig utilstrækkelige til at bryde eksisterende klassiske krypteringsalgoritmer og digitale signaturer baseret på offentlige nøgler som ECDSA, men det forventes, at situationen kan ændre sig allerede i dette årti.
Vedtagne standarder:
- FIPS 203 — betragtes som den primære standard for data-kryptering, der bruger algoritmen CRYSTALS-Kyber (ML-KEM — Module-Lattice Key-Encapsulation Mechanism) til at organisere nøgleudveksling mellem parter, der udfører kryptering og dekryptering af data. Algoritmen CRYSTALS-Kyber anvender kryptografiske metoder baseret på løsningen af opgaver fra gitterteori, hvis løsningen ikke giver forskel mellem almindelige og kvantecomputere. Fordelene ved den valgte algoritme er relativt lille nøglestørrelse og høj hastighed.
- FIPS 204 — den primære standard for oprettelse af digitale signaturer, baseret på algoritmen CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA — Module-Lattice Digital Signature Algorithm), som ligesom CRYSTALS-Kyber er baseret på gitterteori.
- FIPS 205 – en alternativ standard til oprettelse af digitale signaturer, der bruger Sphincs+ algoritmen (SLH-DSA – Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm), som anvender metoder fra kryptografi baseret på hash-funktioner. Sphincs+ ligger bag CRYSTALS-Dilithium i forhold til signaturstørrelser og hastighed, men er baseret på helt andre matematiske principper, hvilket betyder, at det vil forblive effektivt i tilfælde af kompromittering af algoritmer baseret på gitterteori.
Desuden er der planer om at godkende den fjerde standard – FIPS 206, der er designet til arbejde med digitale signaturer og baseret på FALCON algoritmen, som, ligesom algoritmerne CRYSTALS-Kyber og CRYSTALS-Dilithium, er baseret på løsning af opgaver inden for gitterteori, men i modsætning til dem fokuserer på anvendelser, hvor der kræves minimal signaturstørrelse. Den standardiserede version af FALCON algoritmen vil blive leveret under navnet FN-DSA (FFT (Fast Fourier Transform) over NTRU-Lattice Digital Signature Algorithm). Der forventes også at blive valgt algoritmer til oprettelse af alternative standarder for generel kryptering, som vil være baseret på andre arbejdsprincipper end dem, der anvendes i FIPS 203-standarderne baseret på CRYSTALS-Kyber.
Kilde: opennet.ru
