ゲッティイメージズ
それほど遠くない将来、おそらく10年ほどで、銀行の取引、チャットメッセージ、医療記録を詮索好きな目から保護する暗号化は、量子コンピューティングの出現で見事に破られるでしょう。 。 火曜日に、米国政府機関は、この暗号ポカリプスを回避するために4つの代替暗号化スキームを指定しました。
最も広く使用されているもののいくつか 公開鍵暗号化 RSA、Diffie-Hellman、および楕円曲線Diffie-Hellmanアルゴリズムを使用するシステムを含むシステムは、機密データを保護するために数学に依存しています。 これらの数学的問題には、（1）キーの大きな合成数（通常はNとして示される）を因数分解してその2つの因子（通常はPおよびQとして示される）を導出すること、および（2）キーが基づく離散対数を計算することが含まれます。
これらの暗号システムのセキュリティは、これらの問題を解決する上での古典的なコンピュータの難しさに完全に依存しています。 データを自由に暗号化および復号化できるキーを生成するのは簡単ですが、攻撃者にとって実際的な観点から、それらを機能させる数を計算することは不可能です。
2019年に、研究者のチームが795ビットのRSAキーを因数分解し、 解決される史上最大の鍵サイズ。 同じチームは、同じサイズの異なるキーの離散対数も計算しました。
研究者は、Intel Xeon Gold 6130 CPU（2.1GHzで動作）を使用した場合、両方の新しいレコードの計算時間の合計は約4,000コア年であると推定しました。 以前の記録と同様に、これらは、整数因数分解と有限体離散対数の両方を実行するために使用できる数体ふるいと呼ばれる複雑なアルゴリズムを使用して達成されました。
量子コンピューティング はまだ実験段階ですが、結果から、同じ数学的問題を瞬時に解決できることがすでに明らかになっています。 キーのサイズを大きくしても効果はありません。 ショアのアルゴリズムは、1994年にアメリカの数学者Peter Shorによって開発された量子計算技術であり、素因数分解と離散対数問題の解決に数桁速く機能します。
研究者は何十年もの間、これらのアルゴリズムが脆弱であることを知っており、それらを使用して暗号化されたすべてのデータがスクランブル解除される可能性がある日のために準備するように世界に警告してきました。 提案者の中で最も重要なのは、米国商務省の米国国立標準技術研究所（NIST）であり、 ポスト量子暗号 （PQC）。
火曜日に、NISTは、量子コンピューティングによって伐採されると予想されるものを置き換えるために、4つの候補PQCアルゴリズムを選択したと述べました。 それらは、CRYSTALS-Kyber、CRYSTALS-Dilithium、FALCON、およびSPHINCS+です。
CRYSTALS-KyberとCRYSTALS-Dilithiumは、最も広く使用されている2つの代替品である可能性があります。 CRYSTALS-Kyberは、相互作用したことのない2台のコンピューターがデータの暗号化に使用できるデジタルキーを確立するために使用されます。 一方、残りの3つは、暗号化されたデータにデジタル署名して、誰が送信したかを確認するために使用されます。
「CRYSTALS-Kyber（鍵の確立）とCRYSTALS-Dilithium（デジタル署名）はどちらも強力なセキュリティと優れたパフォーマンスのために選択されました。NISTは、ほとんどのアプリケーションでうまく機能することを期待しています」とNISTの関係者は書いています。 「CRYSTALS-Dilithium署名が大きすぎるユースケースがある可能性があるため、FALCONもNISTによって標準化されます。SPHINCS+も標準化され、署名のラティスのセキュリティのみに依存することを回避します。NISTは、最大署名数が少ないSPHINCS+。」
本日発表された選考は、今後大きな影響を与える可能性があります。
「暗号管理ソフトウェアを製造しているCryptosenseのCEOであるGrahamSteelは、次のように述べています。 「しかし、私は個人的に、これらのさまざまな数学的問題のセキュリティとパフォーマンスとのトレードオフについて現在わかっていることを考えると、彼らの選択は健全な推論に基づいていると信じています。」
カリフォルニア大学サンディエゴ校のコンピューターサイエンスとエンジニアリングの准教授であるナディアヘニンガーも同意した。
「NISTが選択するアルゴリズムは事実上の国際標準であり、予期せぬ土壇場での開発を除けば」と彼女は電子メールで書いた。 「多くの企業は、これらの選択肢が発表されるのを息を切らして待っていたので、できるだけ早くそれらを実装することができます。」
量子コンピューターがいつ利用可能になるか正確には誰も知りませんが、できるだけ早くPQCに移行することにはかなりの緊急性があります。 多くの研究者は、犯罪者や国民国家のスパイが大量の暗号化された通信を記録し、解読できる日のためにそれらを備蓄している可能性が高いと述べています。
