1723575459
2024-08-13 10:01:02
現在、銀行取引、医療記録、安全なチャットなど、インターネット上のほぼすべてのデータは、RSA (作成者のリベスト、シャミール、アデルマンにちなんで名付けられた) と呼ばれる暗号化方式で保護されています。この方式は、世界最強のスーパーコンピューターでも、大きな数の素因数を妥当な時間内に計算することは事実上不可能であるという単純な事実に基づいています。残念ながら、大規模な量子コンピューターが構築された場合、このタスクは簡単に実行され、インターネット全体のセキュリティが損なわれることになります。
幸いなことに、量子コンピュータが従来のコンピュータより優れているのは、特定の問題クラスにおいてのみであり、量子コンピュータが優位性を持たない暗号化方式は数多くあります。本日、米国国立標準技術研究所 (NIST) は、3 つのポスト量子暗号暗号化方式の標準化を発表しました。これらの標準を手にした NIST は、コンピュータ システム管理者に、できるだけ早くポスト量子セキュリティへの移行を開始するよう奨励しています。
「今、私たちの仕事は、あらゆるデバイスのプロトコルを置き換えることですが、それは簡単なことではありません。」 —リリー・チェン、NIST
これらの標準は、インターネットの将来にとって大きな要素となる可能性が高い。1970年代に開発されたNISTの以前の暗号化標準は、インターネットルーター、電話、ラップトップを含むほぼすべてのデバイスで使用されていると、標準化プロセスを主導するNISTの暗号化グループの責任者、リリー・チェン氏は言う。しかし、採用は一夜にして起こるものではない。
「今日、公開鍵暗号はあらゆるデバイスで使用されています」とチェン氏は言う。「今、私たちの仕事はあらゆるデバイスのプロトコルを置き換えることですが、それは簡単なことではありません。」
なぜ今量子暗号が必要なのか
ほとんどの専門家は、大規模な量子コンピュータが作られるのは少なくともあと 10 年は先になると考えています。では、なぜ NIST は今このことを心配しているのでしょうか。主な理由は 2 つあります。
まず、自動車や一部の IoT デバイスなど、RSA セキュリティを使用するデバイスの多くは、少なくとも 10 年間は使用され続けることが予想されます。そのため、これらのデバイスが実用化される前に、耐量子暗号を搭載する必要があります。
「私たちにとって、ただ待って何が起こるか見守るという選択肢はありません。できるだけ早く準備を整えて解決策を実行したいと考えています。」 —リチャード・マーティ、LGTファイナンシャルサービス
第二に、悪意のある人物が今日暗号化されたデータをダウンロードして保存し、十分な大きさの量子コンピュータがオンラインになったときにそれを解読する可能性があります。この概念は「今収集し、後で解読する」と呼ばれ、その性質上、たとえそのデータが将来しか解読できないとしても、現在機密データに脅威をもたらします。
さまざまな業界のセキュリティ専門家が量子コンピューターの脅威に対処し始めている「2017年、2018年には、人々は『量子コンピュータとは何ですか？』と尋ねていました」とレネスは言います。「今では、『PQC標準はいつ公開され、どれを実装すればよいですか？』と尋ねています。」
LGT ファイナンシャル サービスの最高技術責任者リチャード マーティ氏も同意見です。「当社にとって、ただ待って何が起こるか見守るという選択肢はありません。今すぐに収集して後で解読するのを避けるために、できるだけ早く準備を整えてソリューションを実装したいと考えています。」
NISTの量子耐性アルゴリズムのコンテスト
NIST は 2016 年に、最高の PQC アルゴリズムを決める公開コンテストを発表しました。25 か国のチームから、なんと 82 件の応募がありました。それ以来、NIST は 4 回の予選ラウンドを経て、最終的に 2022 年に 4 つのアルゴリズムに絞り込みました。
この長期にわたるプロセスはコミュニティ全体の取り組みであり、NIST は暗号研究コミュニティ、業界、政府の関係者からの意見を取り入れました。「業界からは非常に貴重なフィードバックが得られました」と NIST のチェン氏は言います。
受賞した 4 つのアルゴリズムには、CRYSTALS-Kyber、CRYSTALS-Dilithium、Sphincs+、FALCON という強烈な響きの名前が付けられていました。残念ながら、これらの名前は標準化されませんでした。現在、これらのアルゴリズムは連邦情報処理標準 (FIPS) 203 から 206 として知られています。本日の NIST の発表では、FIPS 203、204、205 が焦点となっています。以前は FALCON として知られていたアルゴリズムである FIPS 206 は、2024 年後半に標準化される予定です。
アルゴリズムは、公共ネットワーク経由で転送される情報を保護するために使用される一般的な暗号化と、個人の認証に使用されるデジタル署名の 2 つのカテゴリに分類されます。デジタル署名はマルウェア攻撃を防ぐために不可欠であると Chen 氏は言います。
すべての暗号化プロトコルは、解くのは難しいが、正しい答えがわかれば簡単に確認できる数学の問題に基づいています。RSA の場合、大きな数を 2 つの素数に因数分解します。これら 2 つの素数が何であるかを把握するのは困難です (従来のコンピューターの場合) が、1 つの素数がわかれば、もう 1 つを簡単に割り算して取得できます。
「いくつかの例があります [PQC]完全な移行には、具体的な数字は示せないが、やるべきことはたくさんあります。」 —リチャード・マーティ、LGTファイナンシャルサービス
NIST によってすでに標準化されている 3 つの方式のうち 2 つ、FIPS 203 と FIPS 204 (および近々登場する FIPS 206) は、格子暗号と呼ばれる別の難しい問題に基づいています。格子暗号は、一連の数値の最小公倍数を見つけるという難しい問題に基づいています。通常、これは多次元または格子上に実装され、最小公倍数はベクトルになります。
3番目の標準化スキームであるFIPS 205はハッシュ関数に基づいており、言い換えれば、メッセージを逆引きが困難な暗号化された文字列に変換するものである。
標準には、暗号化アルゴリズムのコンピュータ コード、その実装方法の説明、および意図された使用法が含まれます。各プロトコルには 3 つのセキュリティ レベルがあり、アルゴリズムに何らかの弱点や脆弱性が見つかった場合に標準を将来にわたって保護するように設計されています。
格子暗号は脆弱性に対する懸念を乗り越える
今年初め、arXiv に公開されたプレプリントが PQC コミュニティに衝撃を与えた。北京の清華大学の Yilei Chen 氏が執筆したこの論文は、3 つの NIST プロトコルのうち 2 つの基礎となっている格子ベースの暗号が、実際には量子攻撃に対して無防備ではないことを示したと主張していた。さらに調査を進めると、Yilei Chen 氏の主張には欠陥があることが判明し、格子暗号は依然として量子攻撃に対して安全であると信じられている。
一方で、この事件は、すべての暗号化方式の根底にある中心的な問題を浮き彫りにしています。つまり、暗号化方式のベースとなる数学の問題が実際に「難しい」という証拠はないということです。唯一の証拠は、標準的な RSA アルゴリズムであっても、長い間暗号を解読しようとしてきた人々がいて、すべて失敗しているということです。格子暗号を含む量子暗号の標準は比較的新しいため、誰も解読方法を見つけられないという確信は薄れています。
とはいえ、この最新の試みの失敗は、アルゴリズムの信頼性をさらに高めるだけだ。論文の議論の欠陥は1週間以内に発見され、この問題に取り組んでいる専門家のコミュニティがあることを示している。「その論文の結果は有効ではない。つまり、格子ベースの暗号の系譜は依然として安全だ」とNISTのリリー・チェン（清華大学のイレイ・チェンとは無関係）は言う。「人々はこのアルゴリズムを破ろうと懸命に努力してきた。多くの人が努力している。彼らは非常に懸命に努力しており、それが私たちに自信を与えている」
NIST の発表は興味深いものですが、すべてのデバイスを新しい標準に移行する作業はまだ始まったばかりです。将来の量子コンピューターの脅威から世界を完全に守るには、時間と費用がかかります。
「移行には18か月かかり、約50万ドルを費やしました」とLGTファイナンシャルサービスのマーティ氏は言う。「 [PQC]完全な移行には、具体的な数字は示せないが、やるべきことはたくさんあります。」
あなたのサイトの記事から
ウェブ上の関連記事
#NIST #の量子暗号標準が登場