El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU. (NIST) ha presentado los primeros tres estándares que definen algoritmos criptográficos resistentes a ataques de computadoras cuánticas. El primer algoritmo estandarizado (CRYSTALS-Kyber) define un método de encapsulación de claves y está destinado al cifrado del intercambio de datos, mientras que los otros dos (CRYSTALS-Dilithium y Sphincs+) implementan variantes para la creación de firmas digitales, que pueden usarse para resolver problemas relacionados con la autenticación. Para evitar confusiones, las variantes estandarizadas de los algoritmos han sido renombradas: CRYSTALS-Kyber a ML-KEM, CRYSTALS-Dilithium a ML-DSA, y Sphincs+ a SLH-DSA. Los algoritmos seleccionados han estado en desarrollo desde 2016 y son los ganadores de la competencia de NIST previamente anunciada para el desarrollo de algoritmos de criptografía poscuántica.
Los computadores cuánticos, que han avanzado rápidamente, resuelven tareas como la factorización de números enteros en factores primos (RSA) y el logaritmo discreto de puntos en curvas elípticas (ECDSA) de manera radicalmente más rápida, que son la base de los modernos algoritmos de cifrado asimétrico basados en claves públicas, que son prácticamente irresolubles en procesadores clásicos. En la etapa actual de desarrollo de la tecnología cuántica, las capacidades todavía no son suficientes para vulnerar los algoritmos actuales de cifrado clásico y firmas digitales basadas en claves públicas, como ECDSA, pero se espera que esta situación pueda cambiar en esta década.
Estándares adoptados:
- FIPS 203 — considerado el estándar principal para cifrado de datos, que utiliza el algoritmo CRYSTALS-Kyber (ML-KEM — Mecanismo de Encapsulación de Claves por Módulos de Redes) para organizar el intercambio de claves entre las partes que realizan el cifrado y el descifrado de datos. El algoritmo CRYSTALS-Kyber utiliza métodos criptográficos basados en la solución de problemas de teoría de redes, cuyo tiempo de solución no difiere entre computadoras clásicas y cuánticas. Las ventajas del algoritmo seleccionado son un tamaño de clave relativamente pequeño y una alta velocidad de operación.
- FIPS 204 — estándar primario para la creación de firmas digitales, basado en el algoritmo CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA — Algoritmo de Firma Digital por Módulos de Redes), que, al igual que CRYSTALS-Kyber, se basa en la teoría de redes.
- FIPS 205 — un estándar alternativo para la formación de firmas digitales, que utiliza el algoritmo Sphincs+ (SLH-DSA — Algoritmo de Firma Digital Basado en Hashes Sin Estado), el cual aplica métodos de criptografía basados en funciones hash. Sphincs+ es inferior a CRYSTALS-Dilithium en tamaño de firmas y velocidad de operación, pero se basa en principios matemáticos completamente diferentes, es decir, seguirá siendo efectivo en caso de comprometerse los algoritmos basados en la teoría de redes.
Además, se espera aprobar un cuarto estándar — FIPS 206, destinado a trabajar con firmas digitales y basado en el algoritmo FALCON, que, al igual que los algoritmos CRYSTALS-Kyber y CRYSTALS-Dilithium, se basa en la solución de problemas de teoría de redes, pero a diferencia de ellos, está orientado a aplicaciones que requieren un tamaño de firma mínimo. La variante estandarizada del algoritmo FALCON se ofrecerá bajo el nombre FN-DSA (FFT (Transformada Rápida de Fourier) sobre el Algoritmo de Firma Digital NTRU-Lattice). También se planea seleccionar algoritmos para crear estándares alternativos de cifrado general, que estarán basados en principios de funcionamiento diferentes a los utilizados en el estándar FIPS 203 basado en el algoritmo CRYSTALS-Kyber.
Fuente: opennet.ru
