Μετακβαντικοί κρυπτογραφικοί αλγόριθμοι (Post-Quantum Cryptography)

Abstract

Η κρυπτογραφία μελετά τεχνικές με τις οποίες ένα μήνυμα μπορεί να μετασχηματιστεί σε ακατάληπτη μορφή. Η διαδικασία μετατροπής ενός μηνύματος σε ακατάληπτη μορφή ονομάζεται κρυπτογράφηση ενώ η αντίστροφη διαδικασία ονομάζεται αποκρυπτογράφηση. Η κβαντική κρυπτογραφία ορίζεται ως η «επιστήμη της εκμετάλλευσης των κβαντικών μηχανικών ιδιοτήτων για την εκτέλεση κρυπτογραφικών εργασιών» και ο ορισμός του απλού ανθρώπου είναι ότι οι πολλαπλές καταστάσεις του κβαντικού σε συνδυασμό με τη θεωρία της χωρίς αλλαγές σημαίνουν ότι δεν μπορεί να διακοπεί εν αγνοία τους. Η μετακβαντική κρυπτογραφία είναι κρυπτογραφία υπό την προϋπόθεση ότι ο εισβολέας έχει έναν μεγάλο κβαντικό υπολογιστή. Η ανάπτυξη προτύπων για τη μετακβαντική κρυπτογραφία θα απαιτήσει σημαντικούς πόρους για την ανάλυση υποψήφιων κβάντων ανθεκτικών συστημάτων και θα απαιτήσει σημαντική δημόσια εμπλοκή για να εξασφαλίσει την εμπιστοσύνη στους αλγορίθμους που επιλέγει o NIST για τυποποίηση. Η μετακβαντική Κρυπτογραφία εστιάζει σε 5 κύριους τύπους κρυπτογραφικών συστημάτων. Η κύρια διαφορά μεταξύ αυτών είναι ότι βασίζονται σε διαφορετικές μαθηματικές δομές. 1. Κώδικες διόρθωσης σφαλμάτων με κύρια έμφαση στο κρυπτοσύστημα MC Eliece 2. Πλέγματα 3. Συναρτήσεις κατακερματισμού 4. Συναρτήσεις πολλών μεταβλητών 5. Ισομορφισμός πάνω σε ελλειπτικές καμπύλες.

Ο NIST το 2016 ξεκίνησε μια διαδικασία για την ανάπτυξη νέων προτύπων κρυπτογραφίας. Ο στόχος αυτής της έρευνας είναι να αναπτυχθούν κρυπτογραφικοί αλγόριθμοι που είναι ασφαλείς τόσο έναντι κβαντικών όσο και κλασικών υπολογιστών. Από τους αρχικά 69 αλγόριθμους που προτάθηκαν μετά από διάφορα Comments και θέσεις των αναγνωστών αλλά και αξιολογήσεις των ερευνητών και συνεργατών του NIST προχώρησαν στον δεύτερο γύρο μόλις 26 από τις 69 προτάσεις. Επιπλέον ο NIST πιστεύει ότι η διαδικασία ανάπτυξης των μετακβαντικών προτύπων δεν πρέπει να αντιμετωπίζεται ως ανταγωνισμός αλλά ως κοινός σκοπός.