量子コンピューターでもこの暗号を解読することはできません

そのため、NIST は 2016 年に、量子コンピューターに耐性のある新しい暗号化アプローチを探すコンテストを開始しました。 2022年に同庁は第一ラウンドの受賞者を発表したが、その中にはベルギーのルーヴェンにあるNXPセミコンダクターズのポスト量子暗号チームの技術リーダーであるボス氏が共同執筆したCRYSTALS-Kyberスキームも含まれていた。

現在、Bos は、クレジット カード用チップ、非接触型決済端末、モノのインターネット デバイス、自動車などを含む NXP の組み込みハードウェア製品のポートフォリオにアルゴリズムを統合することに重点を置いています。

パズルを解くのが大好きなボスは、暗号技術のキャリアに非常に適していた、と彼は言います。彼が好きなことをしながら、世界をより安全な場所にすることに貢献できるという事実は、大きなボーナスです。

「もしこの研究が実質的に役に立たなかったとしても、私はおそらくまだ研究を続けるだろう」と彼は言う。 「しかし、興味深い数学パズルに取り組むことができ、最終的には周囲の人たち全員に非常に良い影響を与えることができるのは、とても素晴らしいことです。」

暗号の発見

ボスはオランダのハールレムに近い小さな町で育ち、幸運にも早い段階でテクノロジーに触れることができました。彼の父親は銀行で働いており、家にデスクトップコンピュータを持っていました。 Bos はビデオ ゲームをプレイするためにそれを使い始めましたが、基礎となるテクノロジーに魅了され、すぐにコーディング スキルを習得しました。 15 歳の時点で、彼はすでにさまざまな企業でフリーランスのプログラミングの仕事をしていました。

高校では、アルゴリズムや計算の複雑さなど、より正式なコンピューター サイエンスのトピックについて学びました。彼はこれらの科目に魅力を感じ、2001 年にコンピュータ サイエンスの学士号を取得するためにアムステルダム大学に入学しました。 2004 年に卒業した後も、グリッド コンピューティングの修士号を取得するために留まり、2006 年に修士号を取得しました。

「優れたアルゴリズムを設計すれば、それがマイクロソフトの暗号ライブラリに組み込まれる可能性があります。」

ボスは修士課程に取り組んでいる間、自分がアルゴリズム設計やより数学を重視したコンピューター サイエンスの方に流れていることに気づいたが、実践的な問題に取り組み続けることに熱心でもあったと言います。その後、自分の興味の橋渡しとなる暗号を発見しました。 「これはまさにエンジニアリング、コンピューターサイエンス、数学の交差点にあります」と彼は言います。

この認識により、ボスは博士号を申請するようになりました。スイスのローザンヌ連邦エコール工科大学の著名な暗号学者アリエン・レンストラ氏の研究室で行われたプログラム。 Bos は 2007 年に受け入れられ、開始されました。ちょうどこの研究室が、暗号解析 (暗号化を解読するプロセス) を行うために、ゲーム コンソールなどの型破りなハードウェアを使用する調査を開始したときでした。

彼の博士号このプロジェクトには、200 台を超える PlayStation 3 コンソールのクラスターを構築し、それを使用して楕円曲線の数学に基づいた一般的な暗号化スキームを解読することが含まれていました。コンソールのマルチコア プロセッサには、IBM、ソニー、東芝が開発した Cell アーキテクチャが使用されており、暗号解析で必要とされる多数のコンピューティング プロセスを並行して実行するのに適しています。

格子について学ぶ

博士課程時代ボスは、当時 Microsoft Research にいた別の著名な研究者、Peter Montgomery と夏のプロジェクトに取り組みました。ボスによれば、この二人は意気投合し、博士号を取得した後、ワシントン州レドモンドにあるモンゴメリーの研究室の博士研究員になるよう招待されたという。 2012年に。

学術界から企業の研究開発への移行は、研究が実際の製品にどのように変換されるかを知ることができたので、貴重な経験だったとボス氏は言います。 「それは本当にモチベーションになりました」と彼は言います。 「優れたアルゴリズムを設計すれば、それがマイクロソフトの暗号ライブラリに組み込まれ、世界中の何億人もの人々に使用される可能性があります。」

Microsoft 在職中、Bos は格子ベースの暗号化として知られる新しいアプローチに取り組み始めました。これはグリッド内のベクトルの数学に依存します。これらのスキームは、量子安全暗号化と完全準同型暗号化の両方に使用できるため、有望でした。完全準同型暗号化とは、暗号化されたデータを最初に復号せずに計算を実行できるようにする技術です。

しかし、米国に 2 年間滞在した後、ボスと彼の妻は故郷に近いところにいたいと考えました。そこで 2014 年に、彼は NXP で暗号研究者として就職し、ベルギーに移住しました。彼は、会社の製品ロードマップの数年先の製品の機能を考案する同社のイノベーション チームに加わりました。

その時までに、量子コンピューティングの進歩により、より安全な暗号化アプローチが重要であることが明らかになった、とボス氏は言います。そこで彼は、Arm、IBM、SRI International、およびさまざまな大学の研究者と協力して、2017 年に NIST に提出された格子ベースの CRYSTALS-Kyber 暗号化スキームの設計を支援しました。

暗号研究から製品まで

それ以来、Bos は NXP の組み込みハードウェアにアルゴリズムを実装することに注力してきました。格子ベースの暗号化は、古いアプローチよりもかなり多くのメモリを必要とするため、ID カードや IoT センサーにあるような小さなチップで実行するのが困難になります。彼のチームは、アルゴリズムの基礎となる数学を変更し、これらの特殊なチップ上で実行できるように再設計する必要がありました。

ボスは、彼の仕事は長年にわたって大幅に進化したと語ります。彼は純粋な研究を行うことから、チームを率い、他の部門と緊密に協力してイノベーションを実際の製品に移すようになりました。エンジニアとビジネス中心のチームの間の橋渡し役として機能するスキルを身につけるために、懸命に働く必要があった、と彼は言います。

NXP はポスト量子暗号化に関しては常に時代の先を行く必要があるため、チームリーダーになることはプレッシャーのかかる役割だと彼は言います。同社が設計するチップは、部品メーカーが製造する大規模なシステムに統合する必要があるため、長いサプライチェーンの開始時に使用されると同氏は説明する。これらのシステムは、最終製品に統合する必要があるデバイス メーカーまたは自動車会社に販売されます。

これらの各ステップには何年もかかる場合がある、とボス氏は言います。つまり、NXP のチップは量子的に安全である必要がある 今 これにより、エンドユーザーは政府が推奨する 2030 年代初頭までのポスト量子暗号化への移行期限を守ることができます。

フレンドリーなフィールド

Bos が暗号化に関して最も気に入っている点の 1 つは、この分野が比較的小規模で親しみやすいことです。 「みんなとてもフレンドリーです」と彼は言います。 「仮想通貨カンファレンスに行けば、70年代に仮想通貨を実際に発明した大物や人々が今でもイベントに来ており、直接会うことができる。」

分野の規模が大きいため、暗号化の専門家が不足していることも意味しており、この分野は大きなキャリアの可能性がある分野だとボス氏は付け加えた。多くの役割には高度な数学スキルが必要ですが、より従来型のコンピューター サイエンスの背景を持つ人材には多くの機会があり、企業は暗号ハードウェアを構築する電気エンジニアを常に探しています。

これらの分野の大学院の学位はボーナスですが、NXP のような企業は社内研修を頻繁に行っているため、厳密には必要ではないとボス氏は言います。オンラインまたは大学在学中に暗号化やセキュリティのコースを受講することは、大きな差別化要因となり得る、と同氏は付け加えた。しかし、最も重要なのは正しい姿勢です。 「必要なのは、やる気と好奇心、そして学ぶ意欲だけです」とボス氏は言います。 「これらが本当に最大の要因だと思います。」