Az Egyesült Államok Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézete (NIST) bemutatta az első három szabványt, amelyek meghatározzák a kvantumszámítógépekkel szemben ellenálló kriptográfiai algoritmusokat. Az első szabványosított algoritmus (CRYSTALS-Kyber) a kulcsok kapszulázásának módját határozza meg, és az adatok titkosítására szolgál, míg a másik kettő (CRYSTALS-Dilithium és Sphincs+) a digitális aláírások előállításának változatait valósítja meg, amelyek az autentikációval kapcsolatos feladatok megoldására használhatók. A zűrzavar elkerülése érdekében a standardizált algoritmusokat átnevezték: a CRYSTALS-Kyber ML-KEM néven, a CRYSTALS-Dilithium ML-DSA néven, míg a Sphincs+ SLH-DSA néven fut. A kiválasztott algoritmusokat 2016 óta fejlesztik, és ezek nyerték meg a korábban meghirdetett NIST posztkvantumkriptográfiai algoritmusok fejlesztésére vonatkozó pályázatot.
A kvantumszámítógépek az utóbbi időben drámaian gyorsabban oldják meg a természetes számok prímfaktorokra történő bontásának (RSA) és az elliptikus görbe pontjainak diszkrét logaritmizálásának (ECDSA) feladatait, amelyek a modern nyilvános kulcsú titkosítási algoritmusok alapját képezik, és amelyek klasszikus processzorokon hatékonyan nem oldhatók meg. Jelenlegi fejlettségi állapotuk még nem elegendő a meglévő klasszikus titkosító algoritmusok és az ECDSA alapú digitális aláírások feltörésére, de feltételezhető, hogy a helyzet már ebben a évtizedben megváltozhat.
Elfogadott szabványok:
- FIPS 203 — alapvető szabványként kezelik, amely a CRYSTALS-Kyber (ML-KEM — Module-Lattice Key-Encapsulation Mechanism) algoritmust használja a kulcsok cseréjének megszervezésére az adatokat titkosító és dekódoló felek között. A CRYSTALS-Kyber algoritmus a rácsteória feladatainak megoldásán alapuló kriptográfiai módszereket alkalmaz, és a megoldási idő nem különbözik a hagyományos és a kvantumszámítógépeken. A választott algoritmus előnye a viszonylag kis kulcsméret és a magas munkasebesség. adatok titkosításaFIPS 204 — elsődleges szabvány digitális aláírások előállítására, amely a CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA — Module-Lattice Digital Signature Algorithm) algoritmuson alapul, amely, akárcsak a CRYSTALS-Kyber, a rácsteória alapjaira épül.
- FIPS 204 — первичный стандарт для формирования цифровых подписей, основанный на алгоритме CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA — Module-Lattice Digital Signature Algorithm), который как и CRYSTALS-Kyber базируется на теории решёток.
- A FIPS 205 — alternatív szabvány a digitális aláírások előállításához, amely Sphincs+ algoritmust (SLH-DSA — Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm) használ, és a hash-funkciók alapú kriptográfia módszereit alkalmazza. A Sphincs+ a CRYSTALS-Dilithiumhoz képest az aláírások méretében és a teljesítményben elmarad, de teljesen más matematikai elveken alapul, így hatékony marad a rács-alapú algoritmusok kompromittálódása esetén.
Ezenkívül az év végéig várhatóan jóváhagyják a negyedik szabványt, a FIPS 206-ot, amely digitális aláírásokkal kapcsolatos alkalmazásokra vonatkozik, és a FALCON algoritmus alapján készült, amely a CRYSTALS-Kyber és CRYSTALS-Dilithium algoritmusokhoz hasonlóan a rács-elméleti feladatok megoldásán alapul, ám eltérően azoktól az aláírás minimális méretének követelményeire összpontosít. A FALCON szabványosított változata FN-DSA néven kerül forgalomba (FFT (gyors Fourier-transzformáció) over NTRU-Lattice Digital Signature Algorithm). Az év végéig várhatóan alternatív általános titkosítási szabványok algoritmusait is kiválasztják, amelyek más működési elvekre épülnek, mint a CRYSTALS-Kyber algoritmusra épülő FIPS 203 szabvány.
Forrás: opennet.ru
