رمزنگاری پسا-کوانتومی

نسل جدید امنیت در مواجهه با تهدید کامپیوترهای کوانتومی

کامپیوترهای کوانتومی امنیت دیجیتال ما را تهدید می‌کنند. با الگوریتم شور، رمزنگاری کلاسیک محکوم به شکست است. پاسخ نسل جدید رمزنگاری: پسا-کوانتومی.

کد خبر: ۱۳۲۰۱۷۸

تاریخ: ۱۹ مهر ۱۴۰۴ - ۰۸:۵۹

به گزارش پایگاه خبری دانا، گروه دانش و فناوری:

پیشرفت سریع در حوزه محاسبات کوانتومی، نگرانی‌های جدی در مورد آینده امنیت اطلاعات و رمزنگاری کلاسیک مطرح شده است. کامپیوترهای کوانتومی، با بهره‌گیری از اصول مکانیک کوانتومی مانند برهم‌نهی و درهم‌تنیدگی، قادرند برخی از محاسبات پیچیده را که برای قوی‌ترین کامپیوترهای کلاسیک غیرممکن یا بسیار زمان‌بر است، در مدت زمان کوتاهی انجام دهند. این توانایی، به ویژه الگوریتم‌هایی مانند الگوریتم شور (Shor's algorithm) را قادر می‌سازد تا الگوریتم‌های رمزنگاری کلید عمومی رایج امروزی، مانند RSA و ECC، را که اساس امنیت ارتباطات آنلاین، تراکنش‌های بانکی و بسیاری از سیستم‌های حفاظتی را تشکیل می‌دهند، در هم بشکنند. این وضعیت، ما را در آستانه "تهدید کوانتومی" قرار داده است.

در مواجهه با این تهدید قریب‌الوقوع، جامعه جهانی رمزنگاری در حال توسعه و استانداردسازی نسل جدیدی از الگوریتم‌های رمزنگاری به نام "رمزنگاری پسا-کوانتومی" (Post-Quantum Cryptography - PQC) است. هدف PQC، ایجاد الگوریتم‌های رمزنگاری کلید عمومی است که هم در برابر حملات کامپیوترهای کلاسیک و هم کامپیوترهای کوانتومی آینده، ایمن باقی بمانند. این الگوریتم‌ها بر پایه‌های ریاضی متفاوتی نسبت به رمزنگاری فعلی بنا شده‌اند که تصور می‌شود در برابر حملات کوانتومی مقاوم هستند.

حوزه‌های اصلی تحقیق و توسعه در PQC عبارتند از:

رمزنگاری مبتنی بر شبکه‌ها (Lattice-based Cryptography):

این الگوریتم‌ها بر مسائل دشوار ریاضی در ساختارهای هندسی به نام "شبکه‌ها" تکیه دارند. الگوریتم‌هایی مانند CRYSTALS-Kyber (برای تبادل کلید) و CRYSTALS-Dilithium (برای امضای دیجیتال) از جمله الگوریتم‌های پیشرو در این حوزه هستند که توسط موسسه ملی استاندارد و فناوری ایالات متحده (NIST) برای استانداردسازی انتخاب شده‌اند.

رمزنگاری مبتنی بر کد (Code-based Cryptography):

این روش‌ها از نظریه کدگذاری تصحیح خطا الهام گرفته‌اند و بر مسائل دشوار در کدگذاری تکیه دارند. الگوریتم McEliece یکی از قدیمی‌ترین و شناخته‌شده‌ترین مثال‌ها در این دسته است.

رمزنگاری مبتنی بر توابع هش (Hash-based Cryptography):

این الگوریتم‌ها برای امضای دیجیتال استفاده می‌شوند و امنیت آن‌ها به استحکام توابع هش وابسته است. امضاهای مبتنی بر هش، مانند SPHINCS+، امنیتی قوی دارند اما ممکن است حجم امضاها یا کلیدها بزرگ باشد.

رمزنگاری مبتنی بر چندجمله‌ای‌های چندمتغیره (Multivariate Polynomial Cryptography):

این روش‌ها از حل سیستم‌های معادلات چندجمله‌ایه‌ای با چندین متغیر در فضایی محدود استفاده می‌کنند.

رمزنگاری مبتنی بر ایزوژنی (Isogeny-based Cryptography):

این الگوریتم‌ها از منحنی‌های بیضوی و ساختارهای ریاضی مرتبط با آن‌ها استفاده می‌کنند و اخیراً توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند، اما ممکن است از نظر محاسباتی سنگین باشند.

آماده‌سازی زیرساخت‌های امنیتی برای دوران پساکوانتومی:

گذار به رمزنگاری پسا-کوانتومی یک فرآیند پیچیده و زمان‌بر است که نیازمند برنامه‌ریزی و اقدام فوری است. سازمان‌ها و توسعه‌دهندگان باید:

شناسایی دارایی‌های حساس:

ابتدا باید مشخص شود که کدام سیستم‌ها و داده‌ها به شدت به رمزنگاری کلید عمومی متکی هستند و در برابر حملات کوانتومی آسیب‌پذیرند.

آموزش و آگاهی:

متخصص برنامه‌ریزی برای مهاجرت:

باید یک برنامه مهاجرت جامع تدوین شود که شامل ارزیابی الگوریتم‌های PQC مناسب، آزمایش آن‌ها در محیط‌های عملیاتی، و جایگزینی تدریجی الگوریتم‌های کلاسیک با الگوریتم‌های پسا-کوانتومی باشد.صان امنیت و توسعه‌دهندگان باید با مفاهیم و الگوریتم‌های PQC آشنا شوند تا بتوانند سیستم‌های ایمن را پیاده‌سازی کنند.

پشتیبانی از استانداردها:

پیروی از استانداردهای در حال تدوین توسط سازمان‌هایی مانند NIST و IETF برای اطمینان از سازگاری و امنیت بلندمدت ضروری است.

آینده محاسبات کوانتومی، تهدیدی واقعی اما قابل مدیریت برای امنیت اطلاعات است. با درک این تهدید و اقدام فعالانه برای پیاده‌سازی رمزنگاری پسا-کوانتومی، می‌توانیم اطمینان حاصل کنیم که زیرساخت‌های دیجیتال ما برای دوران پساکوانتومی آماده و ایمن خواهند بود.