Ameerika Ühendriikide Riiklik Standardite ja Tehnoloogia Instituut (NIST) esitles esimesi kolme standardit, mis määratlevad kvantarvutitele resistentsed krüptoalgoritmid. Esimene standardiseeritud algoritm (CRYSTALS-Kyber) määratleb võtmete kapseldamise meetodi ja on mõeldud andmevahetuse krüpteerimiseks, samas kui kaks teist (CRYSTALS-Dilithium ja Sphincs+) rakendavad digitaalsete allkirjade loomise variante, mida saab kasutada autentimisülesannete täitmisel. Segaduse vältimiseks on standardiseeritud algoritmide variandid ümber nimetatud: CRYSTALS-Kyber on muutunud ML-KEM-iks, CRYSTALS-Dilithium ML-DSA-ks ja Sphincs+ SLH-DSA-ks. Valitud algoritmid on arenduses alates 2016. aastast ja on varasemalt kuulutatud NIST-i postkvantkrüpto algoritmide konkursi võitjad.
Viimasel ajal kiiresti arenevad kvantarvutid lahendavad oluliselt kiiremini loomulike arvude tegemise jagamiste ülesandeid, ehk siis RSA-d, ja diskreetse logaritmimise elliptilise kõvera (ECDSA) punkte, mis on kaasaegsete asümmeetiliste krüptimisalgoritmide aluseks, mida ei saa klassikalistel protsessoritel tõhusalt lahendada. Praeguste kvantarvutite võimalused ei ole veel piisavad aktiivsete klassikaliste krüptimisalgoritmide ja digitaalsete allkirjade, näiteks ECDSA, murdmiseks, kuid oletatakse, et olukord võib käesoleva aastakümne jooksul muutuda.
Kasutusele võetud standardid:
- FIPS 203 — peamine standard, mida käsitletakse andmete krüptimine, kasutades CRYSTALS-Kyber (ML-KEM — Module-Lattice Key-Encapsulation Mechanism) algoritmi võtmete vahetamiseks osapoolte vahel, kes teostavad andmete krüpteerimist ja dekrüpteerimist. CRYSTALS-Kyber algoritm kasutab krüptograafia meetodeid, mis põhinevad võrguteooria ülesannete lahendamisel, mille lahendamise aeg ei erine tavalistes ja kvantkompuutrites. Valitud algoritmi eelisteks on suhteliselt väike võtme suurus ja kõrge töökiirus.
- FIPS 204 — digitaalsete allkirjade genereerimise peamine standard, mis põhineb CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA — Module-Lattice Digital Signature Algorithm) algoritmil, mis nagu CRYSTALS-Kyber, põhineb võrgu teoorial.
- FIPS 205 — alternatiivne standard digitaalsete allkirjade genereerimiseks, mis kasutab Sphincs+ (SLH-DSA — Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm) algoritmi, mis rakendab krüptograafia meetodeid, mis põhinevad räsifunktsioonidel. Sphincs+ jääb maha CRYSTALS-Dilithium'ist allkirjade suuruse ja töökiiruselt, kuid põhineb täiesti erinevatel matemaatilistel printsiipidel, seega jääb see efektiivseks teooriateooria algoritmide kompromiteerimise korral.
Lisaks on plaanis selle aasta lõpuks kinnitada neljas standard – FIPS 206, mis on mõeldud digitaalsete allkirjadega töötamiseks ja põhineb FALCON algoritmil. See, nagu ka algoritmid CRYSTALS-Kyber ja CRYSTALS-Dilithium, tugineb ruudustiku teooria probleemide lahendamisele, kuid erineb nendest rakendustes, kus nõutakse minimaalset allkirja suurust. Standardiseeritud FALCON algoritmi variant kantakse nimele FN-DSA (FFT (kiire Fourieri muundamine) üle NTRU-Lattice digitaalsete allkirjade algoritmi). Ka selle aasta lõpuks plaanitakse valida algoritmid alternatiivsete üldise krüpteerimise standardite loomiseks, mis põhinevad erinevatel tööprintsiipidel kui nende, mis on seotud FIPS 203 standardiga, mis põhineb CRYSTALS-Kyber algoritmil.
Allikas: opennet.ru
