Het National Institute of Standards and Technology (NIST) heeft de eerste drie normen gepresenteerd die cryptografische algoritmen definiëren die bestand zijn tegen aanvallen van kwantumcomputers. Het eerste gestandaardiseerde algoritme (CRYSTALS-Kyber) definieert een methode voor sleutelincapsulatie en is bedoeld voor het versleutelen van gegevensuitwisseling, terwijl de andere twee (CRYSTALS-Dilithium en Sphincs+) varianten van digitale handtekeningvorming realiseren die kunnen worden gebruikt voor authenticatietaken. Om verwarring te voorkomen, zijn de gestandaardiseerde versies van de algoritmen hernoemd: CRYSTALS-Kyber naar ML-KEM, CRYSTALS-Dilithium naar ML-DSA en Sphincs+ naar SLH-DSA. De gekozen algoritmen worden sinds 2016 ontwikkeld en zijn de winnaars van de eerder aangekondigde NIST-wedstrijd voor de ontwikkeling van post-kwantum cryptografie-algoritmen.
In de afgelopen tijd zijn de zich snel ontwikkelende kwantumcomputers in staat om de problemen van het ontbinden van een natuurlijk getal in priemfactoren (RSA) en de discrete logaritmische problematiek van elliptische krommen (ECDSA), die ten grondslag liggen aan de moderne asymmetrische encryptie-algoritmen op basis van openbare sleutels, veel sneller op te lossen, en deze zijn effectief niet op te lossen op klassieke processors. Op dit moment is de huidige staat van de mogelijkheden van kwantumcomputers nog niet genoeg om de huidige klassieke encryptie-algoritmen en digitale handtekeningen op basis van openbare sleutels, zoals ECDSA, te kraken, maar er wordt verwacht dat de situatie dit decennium kan veranderen.
Goedgekeurde normen:
- FIPS 203 — wordt beschouwd als de belangrijkste standaard voor gegevensversleuteling, die het CRYSTALS-Kyber-algoritme (ML-KEM — Module-Lattice Key-Encapsulation Mechanism) gebruikt voor het organiseren van de sleuteluitwisseling tussen partijen die gegevensversleuteling en -ontsleuteling uitvoeren. Het CRYSTALS-Kyber-algoritme maakt gebruik van cryptografische methoden die zijn gebaseerd op het oplossen van problemen uit de rooster-theorie, waarbij de oplostijd niet verschilt tussen klassieke en kwantumcomputers. De voordelen van het gekozen algoritme zijn de relatief kleine sleutelgrootte en de hoge verwerkingssnelheid.
- FIPS 204 — de primaire standaard voor het vormen van digitale handtekeningen, gebaseerd op het CRYSTALS-Dilithium-algoritme (ML-DSA — Module-Lattice Digital Signature Algorithm), dat net als CRYSTALS-Kyber is gebaseerd op rooster-theorie.
- FIPS 205 — een alternatieve standaard voor het genereren van digitale handtekeningen, gebruikmakend van het Sphincs+ algoritme (SLH-DSA — Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm), dat techniken van cryptografie op basis van hash-functies toepast. Sphincs+ is minder efficiënt dan CRYSTALS-Dilithium qua handtekeninggrootte en verwerkingssnelheid, maar is gebaseerd op totaal andere wiskundige principes, waardoor het effectief blijft in het geval van compromittering van algoritmen die gebaseerd zijn op rooster-theorie.
Bovendien wordt verwacht dat tegen het einde van het jaar de vierde standaard — FIPS 206 — zal worden goedgekeurd, die bedoeld is voor gebruik met digitale handtekeningen en gebaseerd is op het FALCON-algoritme, dat, net als de CRYSTALS-Kyber en CRYSTALS-Dilithium algoritmen, is gebaseerd op het oplossen van problemen uit de rooster-theorie, maar in tegenstelling tot hen gericht is op toepassingen waarbij een minimale handtekeninggrootte vereist is. De gestandaardiseerde versie van het FALCON-algoritme zal worden geleverd onder de naam FN-DSA (FFT (Fast Fourier Transform) over NTRU-Lattice Digital Signature Algorithm). Tegen het einde van het jaar worden ook algoritmen geselecteerd voor de oprichting van alternatieve standaarden voor algemene encryptie, die gebaseerd zullen zijn op andere werkprincipes dan die in de FIPS 203 standaard op basis van het CRYSTALS-Kyber algoritme.
Bron: opennet.ru
