O Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA (NIST) apresentou os três primeiros padrões que definem algoritmos criptográficos resistentes a ataques de computadores quânticos. O primeiro algoritmo padronizado (CRYSTALS-Kyber) define uma forma de encapsulamento de chaves e é projetado para criptografar a troca de dados, enquanto os outros dois (CRYSTALS-Dilithium e Sphincs+) implementam variantes de formação de assinaturas digitais que podem ser utilizadas para resolver questões relacionadas à autenticação. Para evitar confusões, as versões padronizadas dos algoritmos foram renomeadas: CRYSTALS-Kyber em ML-KEM, CRYSTALS-Dilithium em ML-DSA e Sphincs+ em SLH-DSA. Os algoritmos selecionados estão sendo desenvolvidos desde 2016 e são vencedores do concurso NIST previamente anunciado para o desenvolvimento de algoritmos de criptografia pós-quântica.
Os computadores quânticos, que têm se desenvolvido rapidamente, resolvem muito mais rapidamente problemas de fatoração de números naturais (RSA) e logaritmos discretos de pontos de curvas elípticas (ECDSA), que são a base dos modernos algoritmos de criptografia assimétrica de chave pública, efetivamente irresolúveis em processadores clássicos. No estágio atual de desenvolvimento dos computadores quânticos, as capacidades ainda não são suficientes para quebrar os algoritmos clássicos atuais de criptografia e assinaturas digitais baseadas em chave pública, como o ECDSA, mas espera-se que a situação possa mudar já nesta década.
Padrões adotados:
- FIPS 203 — considerado o padrão principal para encriptação de dados, que utiliza o algoritmo CRYSTALS-Kyber (ML-KEM — Module-Lattice Key-Encapsulation Mechanism) para a organização da troca de chaves entre as partes que realizam a criptografia e a descriptografia de dados. O algoritmo CRYSTALS-Kyber utiliza métodos criptográficos baseados na resolução de problemas da teoria das redes, cujo tempo de resolução não difere em computadores clássicos e quânticos. As vantagens do algoritmo escolhido são o tamanho relativamente pequeno das chaves e a alta velocidade de operação.
- FIPS 204 — padrão primário para a formação de assinaturas digitais, baseado no algoritmo CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA — Module-Lattice Digital Signature Algorithm), que, assim como o CRYSTALS-Kyber, é fundamentado na teoria das redes.
- FIPS 205 — um padrão alternativo para a formação de assinaturas digitais, utilizando o algoritmo Sphincs+ (SLH-DSA — Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm), que aplica métodos de criptografia baseados em funções de hash. O Sphincs+ fica atrás do CRYSTALS-Dilithium em tamanho de assinaturas e velocidade de operação, mas é baseado em princípios matemáticos completamente diferentes, ou seja, continuará eficiente em caso de comprometimento de algoritmos baseados na teoria de redes.
Além disso, até o final do ano, está previsto a aprovação de um quarto padrão — FIPS 206, destinado ao trabalho com assinaturas digitais e baseado no algoritmo FALCON, que, assim como os algoritmos CRYSTALS-Kyber e CRYSTALS-Dilithium, é fundamentado na resolução de problemas da teoria de redes, mas, ao contrário destes, é orientado para aplicações que exigem o menor tamanho de assinatura. A variante padronizada do algoritmo FALCON será fornecida sob o nome FN-DSA (FFT (Transformada Rápida de Fourier) over NTRU-Lattice Digital Signature Algorithm). Até o final do ano, também está previsto escolher algoritmos para a criação de padrões alternativos de criptografia geral, que serão baseados em princípios de funcionamento diferentes dos utilizados no padrão FIPS 203, que é baseado no algoritmo CRYSTALS-Kyber.
Fonte: opennet.ru
