Národný inštitút štandardov a technológií USA (NIST) predstavil prvé tri štandardy definujúce kryptografické algoritmy odolné voči útokom kvantového počítača. Prvý štandardizovaný algoritmus (CRYSTALS-Kyber) určuje spôsob inkapsulácie kľúčov a je určený na šifrovanie výmeny údajov, a dve ďalšie (CRYSTALS-Dilithium a Sphincs+) implementujú varianty generovania digitálnych podpisov, ktoré môžu byť použité na riešenie úloh súvisiacich s autentizáciou. Aby sa predišlo zámene, štandardizované varianty algoritmov boli premenované: CRYSTALS-Kyber na ML-KEM, CRYSTALS-Dilithium na ML-DSA a Sphincs+ na SLH-DSA. Vybrané algoritmy sa vyvíjajú od roku 2016 a sú víťazmi predtým vyhlásenej súťaže NIST o vývoj algoritmov postkvantovej kryptografie.
Aktívne sa vyvíjajúce kvantové počítače radikálne rýchlejšie riešia úlohy rozkladania prirodzeného čísla na prvočinitele (RSA) a diskrétne logaritmovanie bodov eliptickej krivky (ECDSA), ktoré sú základom moderných asymetrických algoritmov šifrovania na otvorených kľúčoch, efektívne nevyriešiteľných na klasických procesoroch. V súčasnej fáze vývoja možností kvantových počítačov zatiaľ nie je dostatočná kapacita na prelomenie aktuálnych klasických algoritmov šifrovania a digitálnych podpisov založených na otvorených kľúčoch, ako je ECDSA, avšak predpokladá sa, že situácia sa môže zmeniť už v tomto desaťročí.
Prijaté štandardy:
- FIPS 203 — považovaný za hlavný štandard pre šifrovania dát, používajúci algoritmus CRYSTALS-Kyber (ML-KEM — Module-Lattice Key-Encapsulation Mechanism) na organizáciu výmeny kľúčov medzi stranami vykonávajúcimi šifrovanie a dešifrovanie údajov. Algoritmus CRYSTALS-Kyber používa metódy kryptografie založené na riešení problémov teórie mriežok, kde čas riešenia sa nelíši na bežných a kvantových počítačoch. Výhodami vybraného algoritmu sú relatívne malá veľkosť kľúčov a vysoká rýchlosť práce.
- FIPS 204 — primárny štandard pre generovanie digitálnych podpisov, založený na algoritme CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA — Module-Lattice Digital Signature Algorithm), ktorý, rovnako ako CRYSTALS-Kyber, vychádza z teórie mriežok.
- FIPS 205 — alternatívny štandard pre vytváranie digitálnych podpisov, ktorý využíva algoritmus Sphincs+ (SLH-DSA — Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm), ktorý aplikuje metódy kryptografie založené na hashovacích funkciách. Sphincs+ zaostáva za CRYSTALS-Dilithium pokiaľ ide o veľkosť podpisov a rýchlosť, ale zakladá sa na úplne iných matematických princípoch, teda ostane efektívny v prípade kompromitácie algoritmov založených na teorii mriežok.
Okrem toho sa do konca roka plánuje schválenie štvrtého štandardu — FIPS 206, určeného na prácu s digitálnymi podpismi a založeného na algoritme FALCON, ktorý, rovnako ako algoritmy CRYSTALS-Kyber a CRYSTALS-Dilithium, vychádza z riešenia problémov teórie mriežok, ale na rozdiel od nich sa zameriava na aplikácie, v ktorých je požadovaná minimálna veľkosť podpisu. Štandardizovaná verzia algoritmu FALCON bude dodávaná pod menom FN-DSA (FFT (rýchla Fourierova transformácia) over NTRU-Lattice Digital Signature Algorithm). Do konca roka sa tiež plánuje výber algoritmov pre vytvorenie alternatívnych štandardov všeobecného šifrovania, ktoré budú založené na iných princípoch, ako sú tie použité v štandarde FIPS 203 na báze algoritmu CRYSTALS-Kyber.
Zdroj: opennet.ru
