Strona główna nauka/tech Obliczenia kwantowe zagrażają cyberbezpieczeństwu: czy jesteśmy przygotowani?

Obliczenia kwantowe zagrażają cyberbezpieczeństwu: czy jesteśmy przygotowani?

10
0


Koncepcja bezpieczeństwa komputera technologii sieciowej
Naukowcy z Narodowego Centrum Zastosowań Superkomputerowych opracowują nowe standardy kryptograficzne w celu ochrony przed zagrożeniami związanymi z obliczeniami kwantowymi. Ich prace obejmują pomiar wskaźników adopcji i wdrażanie protokołów odpornych na działanie kwantowe, a wstępne wyniki wskazują na stopniowy postęp.

Jak obliczenia kwantowe rośnie, badacze pilnie przygotowują się na jego wpływ na cyberbezpieczeństwo, opracowując protokoły kryptograficzne odporne na kwanty.

Badania te, prowadzone pod kierunkiem ekspertów z Krajowego Centrum Zastosowań Superkomputerowych, koncentrują się na ochronie infrastruktury superkomputerowej przed zagrożeniami kwantowymi.

Obliczenia kwantowe i cyberbezpieczeństwo

Obliczenia kwantowe, np sztuczna inteligencjaszybko rozwija się w społeczności komputerów o dużej wydajności. Ale co się stanie, gdy ta nowa, zaawansowana technologia przewyższy możliwości cyberinfrastruktury i bezpieczeństwa, na których dziś polegamy?

Naukowcy z Narodowe Centrum Zastosowań Superkomputerowych aktywnie pracują nad rozwiązaniem tego wyzwania, zanim stanie się ono palącym problemem.

Pilna potrzeba kryptografii postkwantowej

„Problem jest pilny, ponieważ praktyczne komputery kwantowe w ciągu następnej dekady złamią klasyczne szyfrowanie” – powiedział Phuong Cao, naukowiec z NCSA. „Kwestia przyjęcia odpornych na kwanty protokołów sieci kryptograficznych lub kryptografii postkwantowej (PQC) ma kluczowe znaczenie dla demokratyzacji obliczeń kwantowych. Najważniejsze pytanie, w jaki sposób istniejąca cyberinfrastruktura będzie wspierać kryptografię postkwantową, pozostaje bez odpowiedzi”.

Cao i Jakub Sowa, student studiów licencjackich Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign i uczestnik projektu Program stypendystów zajmujących się bezpieczeństwem cybernetycznym stanu Illinois jak również CyberCorps: Stypendium za służbęprzedstawił A papier na ten temat we wrześniu Międzynarodowa konferencja IEEE na temat obliczeń i inżynierii kwantowej w Montrealu. W wyniku ich ustaleń zaproponowano projekt nowatorskiego instrumentu sieciowego PQC zlokalizowanego w NCSA i Uniwersytecie Illinois i zintegrowanego jako część projektu TKANINA stanowisko testowe; przedstawił najnowsze wyniki dotyczące wskaźnika przyjęcia PQC w szerokim spektrum protokołów sieciowych; opisał obecny stan wdrożenia PQC w kluczowych aplikacjach naukowych, takich jak OpenSSH i SciTokens; podkreślił wyzwania związane z odpornością kwantową; i położył nacisk na dyskusję na temat potencjalnych nowych ataków.

Postęp i wyzwania w zakresie protokołów odpornych na kwanty

„Główne wyzwania związane z przyjęciem PQC polegają na złożoności algorytmicznej oraz implementacji sprzętu, oprogramowania i sieci” – powiedział Cao. „To pierwszy pomiar na dużą skalę wdrożenia PQC w krajowych centrach superkomputerowych, a nasze wyniki pokazują, że tylko OpenSSH i Google Chrome pomyślnie wdrożyły PQC i osiągnęły obecnie początkowy wskaźnik wdrożenia na poziomie 0,029%.

Cao jest głównym badaczem, któremu przyznano niedawno nagrodę w wysokości 200 000 dolarów od amerykańskiej Narodowej Fundacji Nauki (NSF) za plan „Kryptografia kwantowo-odporna w zastosowaniach naukowych superkomputerów”. Umożliwi to utworzenie instrumentu sieciowego umożliwiającego pomiar stopnia przyjęcia PQC oraz umożliwi uniwersytetom i ośrodkom badawczym przejście na PQC w celu ochrony wrażliwych danych i badań naukowych. Projekt stanie się krajowym przykładem migracji cyberinfrastruktury tak, aby była odporna na działanie kwantowe, i zbuduje zaufanie społeczne do bezpieczeństwa obliczeń naukowych, wykazując rosnący z biegiem czasu wskaźnik jej przyjęcia.

Do Cao dołączają współkierownicy śledczy i badacze z NCSA Anita Nikolich, Ravishankar Iyer i Santiago Núñez-Corrales.

Globalne rozszerzanie bezpieczeństwa kwantowego

„Przejście na algorytmy PQC w różnych sektorach będzie długim procesem” – powiedział Nikolich. „Nasza praca będzie pierwszym krokiem do zrozumienia skali problemu w środowisku infrastruktury naukowej. FABRIC obejmuje wiele lokalizacji na całym świecie, co zapewni nam dobry wgląd w wyzwanie”.

„Wrodzona niepewność obliczeń kwantowych stwarza wyjątkową okazję do zaciemnienia obliczeń kryptograficznych i opracowania nowatorskich aplikacji wykorzystujących tę niepewność” – powiedział Iyer. „Ta propozycja ma na celu zbadanie podobnych wyzwań, wykorzystanie światowej klasy zasobów obliczeniowych NCSA do zbadania nowych ataków wymierzonych w obciążenia superkomputerowe, które wcześniej były niepraktyczne”.

„Ten projekt otwiera nową drogę w strategii kwantowej NCSA. Potencjalne przyszłe zagrożenia wynikające z technologii kwantowych zmieniają obecnie nasze rozumienie krajobrazu zaufania i bezpieczeństwa w zaawansowanych obliczeniach” – stwierdził Núñez-Corrales. „Mapowanie przyjęcia protokołów PQC dostarczy cennych informacji na temat wzmacniania infrastruktury cybernetycznej finansowanej przez NSF na poziomie krajowym. Oczekujemy, że będzie to znaczący i trwały wkład. Ponadto, jako współpracownicy w ramach Centrum Nauki i Technologii Informacji Kwantowej stanu Illinois (IQUIST) nasz projekt stwarza możliwości połączenia wiedzy teoretyków zajmujących się informatyką kwantową na kampusie z problemami bezpieczeństwa występującymi podczas regularnej pracy wiodących obiektów superkomputerowych”.

Przyszłe kierunki odporności kwantowej

„Ten projekt wniesie cenny wkład w plany przejścia SciTokens do PQC, zapewniając, że nasz stowarzyszony ekosystem autoryzacji w rozproszonych naukowych infrastrukturach obliczeniowych będzie przygotowany na odparcie ataków obliczeń kwantowych” – powiedział główny naukowiec NCSA Jim Basney i główny badacz NSF- finansowane SciTokeny projekt. „Zrozumienie efektywności podpisywania i weryfikacji tokena, a także wpływu na długość tokena, będzie niezbędne do zaplanowania płynnego przejścia”.

W sierpniu Narodowy Instytut Standardów i Technologii (NIST) Departamentu Handlu Stanów Zjednoczonych sfinalizowane jego główny zestaw algorytmów szyfrowania zaprojektowanych tak, aby wytrzymać cyberataki z komputera kwantowego. Te standardy szyfrowania, będące wynikiem ośmioletnich wysiłków NIST, stanowią przykład niezbędnego zaangażowania w przyszłe bezpieczeństwo komputerowe, w które Cao jest zaangażowany za pośrednictwem Grupy Roboczej NIST ds. Bezpieczeństwa o Wysokiej Wydajności.

Odniesienie: „Instrument sieciowy kryptografii postkwantowej (PQC): pomiar wskaźników adopcji PQC i identyfikacja ścieżek migracji” Jakuba Sowy, Bacha Hoanga, Advaitha Yeluru, Stevena Qie, Anity Nikolich, Ravishankara Iyera i Phuong Cao, 7 sierpnia 2024 r., Informatyka > Sieci i architektura Internetu.
arXiv:2408.00054



Link źródłowy