Συγκομιδή Τώρα, Αποκρυπτογράφηση Αργότερα: Η Απειλή της Κβαντικής Υπολογιστικής Εξηγμένη

Η στρατηγική hacking «Harvest Now, Decrypt Later» βασίζεται στην πεποίθηση ότι ο κόσμος βρίσκεται μόνο λίγα χρόνια μακριά από προσιτούς κβαντικούς υπολογιστές. Αυτοί οι υπολογιστές είναι χιλιάδες φορές πιο ισχυροί από τις παραδοσιακές επιλογές. Ως εκ τούτου, θα είναι ικανοί να διαλύσουν μεγάλο μέρος της σημερινής καλύτερης κρυπτογράφησης. Αυτό είναι ό,τι πρέπει να γνωρίζετε.

Οι Κβαντικοί Υπολογιστές Διαπρέπουν σε Συγκεκριμένες Εργασίες

Οι κβαντικοί υπολογιστές είναι εδώ, και σε ορισμένες περιπτώσεις είναι πιο ισχυροί από τα καλύτερα υπερυπολογιστικά συστήματα του κόσμου. Πιο συγκεκριμένα, είναι καλό μόνο σε συγκεκριμένες εργασίες επειδή μπορούν να εκτελούν μεγάλης κλίμακας αλγόριθμους παράλληλα. Για παράδειγμα, οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να εκτελούν εργασίες βελτιστοποίησης σε λεπτά, κάτι που θα χρειαστεί τις καλύτερες υπερυπολογιστικές μηχανές ημέρες για να ολοκληρωθεί.

Εργασίες όπως η τυχαία δειγματοληψία κυκλώματος θα απαιτούσαν Frontier, ένα κορυφαίο υπερυπολογιστή, περισσότερο από 47 χρόνια για να ολοκληρωθούν. Η ίδια εργασία ολοκληρώθηκε από ένα κβαντικό σύστημα σε 6 δευτερόλεπτα – ένα επίτευγμα που σημειώθηκε το 2019, όταν ο επεξεργαστής Sycamore της Google ολοκλήρωσε μια εργασία τυχαίας δειγματοληψίας κυκλώματος σε δευτερόλεπτα, κάτι που η Google εκτίμησε ότι θα έπαιρνε σημαντικά περισσότερο χρόνο σε κλασικούς υπερυπολογιστές. Ωστόσο, αυτό το benchmark έχει αμφισβητηθεί, και οι βελτιώσεις στους κλασικούς αλγόριθμους έχουν μειώσει το χάσμα.

Harvest Now, Decrypt Later (HNDL)

Καθώς οι κβαντικοί υπολογιστές γίνονται πιο σταθεροί και προσιτοί, φέρνουν μαζί τους μια σειρά πλεονεκτημάτων, αλλά και πολλούς κινδύνους για την υποδομή και τα τρέχοντα μέτρα ασφαλείας. Η μέθοδος Hack Now Decrypt Later συμβαίνει όταν οι επιτιθέμενοι αποκτούν αντίγραφα κρυπτογραφημένων δεδομένων για να τα αποκρυπτογραφήσουν σε μεταγενέστερη ημερομηνία.

Η ιδέα του HNDL άρχισε να κερδίζει έδαφος στις αρχές της δεκαετίας του 2010, καθώς τα κρυπτονομίσματα και άλλα προηγμένα πρωτόκολλα άρχισαν να αναπτύσσονται. Αυτά τα συστήματα χρησιμοποίησαν προηγμένες μεθόδους κρυπτογράφησης που βασίζονται σε μακροπρόθεσμες μαθηματικές εξισώσεις που απαιτούν τεράστιο χρόνο για να σπάσουν με την τρέχουσα τεχνολογία.

Ωστόσο, οι χάκερς HNDL δεν θέλουν να σπάσουν την κρυπτογράφηση σήμερα. Αντίθετα, ο στόχος τους είναι να αποθηκεύσουν τα δεδομένα μέχρι μια μελλοντική ημερομηνία, όταν οι κβαντικοί υπολογιστές θα είναι ευρέως διαθέσιμοι. Αυτή η στρατηγική θα επέτρεπε στους χάκερς να αξιοποιήσουν βασικά πρωτόκολλα όπως ο αλγόριθμος του Shor για να διαλύσουν βασικές κρυπτογραφικές στρατηγικές όπως η ECC (Elliptic Curve Cryptography) και η κωδικοποίηση RSA.

Αλγόριθμος του Shor

Στον πυρήνα αυτής της δυνατότητας βρίσκεται η εξίσωση που ονομάζεται αλγόριθμος του Shor. Ο αλγόριθμος του Shor εφευρέθηκε από τον Peter Shor το 1994 ως τρόπος παραγοντοποίησης μεγάλων ακεραίων σε κβανικά συστήματα. Αυτή η δυνατότητα επιτρέπει στο σύστημα να νικήσει τις παραδοσιακές μεθόδους κρυπτογράφησης που θα έπαιρναν δεκαετίες σε ένα κανονικό σύστημα, σε ρεκόρ χρόνους, καθιστώντας μεθόδους όπως η κρυπτογράφηση RSA παρωχημένες.

Edward Snowden

Η πρώτη αποκάλυψη αυτής της στρατηγικής hacking ήρθε στο φως το 2013 όταν ο Edward Snowden έφυγε από τις ΗΠΑ εν μέσω ανησυχιών για την ασφάλειά του μετά την αποκάλυψη της έκτασης της πολιτικής κατασκοπείας του NSA. Στις αποκαλύψεις του, τεκμηριώνει πώς ο οργανισμός κλοπεί συστηματικά κρυπτογραφημένα δεδομένα με τον σαφές στόχο να χρησιμοποιήσει μελλοντικές τεχνολογίες για να σπάσει την κρυπτογράφηση.

Πηγή – Freedom of the Press

Η ιδέα έλαβε μεγαλύτερη προσοχή όταν ο κορυφαίος κρυπτογράφος Michele Mosca και άλλοι μίλησαν για το πώς οι κβαντικοί υπολογιστές θα κάνουν την κρυπτογράφηση του σημερινού ηλεκτρονικού εμπορίου παρωχημένη. Αυτή η ξαφνική αποκάλυψη, σε συνδυασμό με πρόσφατες προόδους στην κβαντική υπολογιστική, οδήγησε κυβερνήσεις και εταιρείες να θεσπίσουν επείγουσες στρατηγικές μετάβασης.

Ο Κίνδυνος Είναι Πραγματικός και Συμβαίνει Σήμερα

Παρόλο που δεν υπάρχει τρόπος να ληφθούν αξιόπιστα στατιστικά για επιθέσεις HNDL λόγω της τεχνικής τους φύσης, οι κίνδυνοι παραμένουν διαδεδομένοι. Σύμφωνα με δηλώσεις του Deloitte, το HNDL θα πρέπει να είναι η κορυφαία ανησυχία για κάθε εταιρεία ή οργανισμό που κατέχει εξαιρετικά ευαίσθητα δεδομένα μακράς διάρκειας.

Τύποι Δεδομένων Ευάλωτοι

Για να καταλάβετε γιατί αυτή η μέθοδος hacking είναι τόσο επικίνδυνη, πρέπει πρώτα να εξετάσετε τους τύπους δεδομένων που στοχεύονται. Αυτοί οι χάκερς δεν ψάχνουν για βραχυπρόθεσμα δεδομένα. Αντίθετα, εστιάζουν σε κρίσιμες μακροπρόθεσμες πληροφορίες όπως ρυθμιζόμενα χρηματοοικονομικά και ιατρικά δεδομένα.

Υπάρχουν επίσης αυξανόμενες αναφορές ότι αυτή η μέθοδος hacking χρησιμοποιείται για πνευματική ιδιοκτησία, εταιρικά μυστικά, κυβερνητικά προγράμματα και στρατηγικές άμυνας. Όλα αυτά τα στοιχεία διατηρούν αξία καθώς περνάει ο χρόνος, με κάποια να κερδίζουν ακόμη περισσότερη σημασία με την πάροδο του χρόνου.

Q-Day

Αυτοί οι χάκερς περιμένουν το Q‑day. Αυτός ο όρος χρησιμοποιείται για να περιγράψει το σημείο καμπής όταν οι κβαντικοί υπολογιστές γίνονται ικανοί να σπάσουν σχεδόν οποιαδήποτε παλαιότερη μέθοδο κρυπτογράφησης. Αυτό το υποθετικό σημείο εξαρτάται από κβαντικούς υπολογιστές με κρυπτογραφική σημασία (CRQCs) που υποστηρίζουν σταθερές λειτουργίες qubit που μπορούν να λύσουν ασύμμετρους κρυπτογραφικούς αλγόριθμους.

Σύμφωνα με αναλυτές, το Q‑day πλησιάζει όλο και περισσότερο στην πραγματικότητα. Κάποιοι αναλυτές το τοποθετούν ακόμη και φέτος, ενώ άλλοι πιστεύουν ότι απομένει ακόμη μια δεκαετία για τις εταιρείες και τις κυβερνήσεις να προετοιμαστούν. Ωστόσο, όλα τα μέρη συμφωνούν ότι οι πρώτες εκτιμήσεις για το Q‑day τη δεκαετία του 2050 ήταν υπερβολικά αισιόδοξες.

Γιατί το Harvest Now Decrypt Later Είναι Πραγματική Απειλή

Προς το παρόν, οι κβαντικοί υπολογιστές είναι εξαιρετικά σπάνιοι και ακριβοί στη συντήρηση. Ως εκ τούτου, είναι διαθέσιμοι μόνο σε έθνη με προηγμένα ερευνητικά κέντρα και ιδρύματα που μπορούν να υποστηρίξουν τις απαιτήσεις της συσκευής.

Ωστόσο, καθώς η τεχνολογία και το κόστος συντήρησης αυτών των συσκευών μειώνονται, θα υπάρξουν περισσότερα έθνη και οργανισμοί που θα αγοράζουν και θα λειτουργούν κβαντικές συσκευές. Αυτή η αποκάλυψη δεν περνά απαρατήρητη από τους χάκερς-κρατών που έχουν ενισχύσει την κλοπή μακροπρόθεσμων κρυπτογραφημένων δεδομένων. Δυστυχώς, το HNDL δεν αφήνει ίχνος όπως οι παραδοσιακές παραβιάσεις δεδομένων μέχρι να έχουν ήδη αποκρυπτογραφηθεί τα δεδομένα.

Σημαντικό είναι ότι οι μηχανικοί έχουν βρει κάποιους τρόπους που μπορεί να κάνουν την ανίχνευση διείσδυσης ταχύτερη, συμπεριλαμβανομένης της παρακολούθησης ανώμαλων όγκων εξαγωγής. Αυτό το σενάριο σημαίνει ότι δεν υπάρχει τρόπος να γνωρίζουμε ποια δεδομένα έχουν ήδη κλαπεί και περιμένουν να προσπελαστούν στο μέλλον.

Πώς να Προστατέψετε τα Δεδομένα Σας

Δεδομένης της ταχύτητας με την οποία αυτά τα συστήματα αναπτύσσονται και της προγραμματισμένης προσβασιμότητάς τους μέχρι το τέλος της δεκαετίας, είναι σημαντικό για οργανισμούς και επιχειρήσεις να μάθουν πώς να παραμένουν προστατευμένοι. Ένα από τα πρώτα βήματα στη διαδικασία είναι η λήψη απογραφής όλων των κρυπτογραφικών τους περιουσιακών στοιχείων.

Μετά‑Κβαντική Κρυπτογραφία (PQC)

Αυτό το βήμα σας επιτρέπει να δημιουργήσετε μια λίστα περιουσιακών στοιχείων που πρέπει να μεταβούν σε επιλογές μετά‑κβαντικής κρυπτογραφίας (PQC). Η λίστα αυτή πρέπει να αναφέρει το περιουσιακό στοιχείο και την κρυπτογραφία του. Πρέπει επίσης να περιλαμβάνει διάρκεια και διανύσματα έκθεσης που λαμβάνουν υπόψη τη σχετική σημασία των κβαντικών υπολογιστών.

Οι επιχειρήσεις μπορούν να χρησιμοποιήσουν μετρικές όπως το σύστημα βαθμολογίας HNDL για να δουν ποια δεδομένα είναι σε υψηλότερο κίνδυνο. Αυτή η αξιολόγηση πρέπει στη συνέχεια να διασταυρωθεί με τα τρέχοντα δεδομένα hacking για να διασφαλιστεί ότι οι πολύτιμες και πιο περιζήτητες πληροφορίες παραμένουν προτεραιότητα. Ο στόχος αυτής της προσέγγισης είναι να διασφαλιστεί ότι η εταιρεία σας χρησιμοποιεί μόνο κρυπτογράφηση με διάρκεια ζωής +10 ετών.

Τα Πρότυπα PQC του NIST

Το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) ιδρύθηκε το 1901 ως υπηρεσία του Υπουργείου Εμπορίου. Στόχος του είναι η δημιουργία προτύπων που βοηθούν στην προώθηση της καινοτομίας διατηρώντας ταυτόχρονα την προστασία των καταναλωτών και την ασφάλεια.

Ένας από τους βασικούς του ρόλους είναι η θέσπιση προτύπων ασφαλείας για τη βιομηχανία τεχνολογίας υπό την πρωτοβουλία του Πλαισίου Κυβερνοασφάλειας (CSF).  Αυτό το πλαίσιο έχει αποδειχθεί καθοριστικό για τις εταιρείες που αναζητούν καθοδήγηση σχετικά με το πώς να παραμείνουν ασφαλείς στο μέλλον της κβαντικής υπολογιστικής.

Για παράδειγμα, η ομάδα έχει εισαγάγει αρκετά πρότυπα μετά‑κβαντικής κρυπτογραφίας (PQC), συμπεριλαμβανομένων των FIPS 203‑205, ML‑KEM, ML‑DSA και SLH‑DSA. Αυτές οι μέθοδοι κρυπτογράφησης υποβλήθηκαν σε κβαντικό έλεγχο στις εγκαταστάσεις της ομάδας, εξασφαλίζοντας ότι είναι ανθεκτικές σε μελλοντικές επιθέσεις.

Κβαντικός Υπολογιστής με Κρυπτογραφική Σημασία (CRQC)

Ο όρος Κβαντικός Υπολογιστής με Κρυπτογραφική Σημασία (CRQC) αναφέρεται σε ένα σύστημα που διαθέτει κβαντικές δυνατότητες και είναι ανθεκτικό σε σφάλματα. Επιπλέον, μπορεί να υποστηρίξει τον αλγόριθμο Shor σε κλίμακα. Σημειωτέον, αυτή η συσκευή βρίσκεται ακόμη μακριά.

Υπάρχουν ορισμένα τεχνικά εμπόδια που οι μηχανικοί εργάζονται ακούραστα για να ξεπεράσουν ώστε να φέρουν τα CRQC στην αγορά. Για παράδειγμα, αυτές οι συσκευές πρέπει να υποστηρίζουν χιλιάδες λογικά qubits. Αυτό το έργο είναι πιο εύκολο να το πούμε παρά να το κάνουμε, καθώς τα λογικά qubits κατασκευάζονται από εκατομμύρια φυσικά qubits χρησιμοποιώντας κώδικες διόρθωσης σφαλμάτων για την εξάλειψη της αποσύνθεσης.

Προς το παρόν, η αποσύνθεση παραμένει σημαντικός περιοριστικός παράγοντας στο σχεδιασμό κβαντικών υπολογιστών. Ωστόσο, υπήρξαν πρόσφατες προόδους που θα μπορούσαν να κάνουν αυτές τις συσκευές πραγματικότητα εντός των επόμενων πέντε ετών.

Ποια Χώρες Διεξάγουν Επιχειρήσεις HNDL;

Υπάρχουν πολλές χώρες που υποπτεύονται ότι διεξάγουν επιχειρήσεις HNDL. Ο Edward Snowden αποκάλυψε ότι αμερικανικές υπηρεσίες χρησιμοποιούσαν αυτή τη μέθοδο για πολλά χρόνια για τη συλλογή πληροφοριών που θα μπορούσαν κάποια μέρα να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση ή την κατηγοριοποίηση πολιτών των ΗΠΑ.

Κίνα, Ρωσία, Βόρεια Κορέα

Δεν είναι έκπληξη ότι η Κίνα, η Ρωσία και η Βόρεια Κορέα εμπλέκονται επίσης σε ύποπτα σχήματα DNHL εναντίον εθνών. Σε μια περίπτωση, η Κίνα κατηγορείται για κλοπή πνευματικής ιδιοκτησίας από αμυντικές εταιρείες, επιτρέποντάς της να καταγράψει μεγάλα σύνολα δεδομένων που θα μπορούσαν κάποια μέρα να αποκρυπτογραφηθούν.

Κρυπτονομίσματα

Ο τομέας blockchain ειδικά έχει επενδύσει πολύ στην προετοιμασία για το Q‑day. Οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν ενδεχομένως να σπάσουν την κρυπτογραφία ελλειπτικών καμπυλών (ECDSA), η οποία αποτελεί τον πυρήνα πολλών κορυφαίων έργων όπως το Bitcoin (BTC ) και το Ethereum (ETH ).

Ένα από τα κύρια προβλήματα είναι ότι οι κβαντικοί υπολογιστές είναι αρκετά ισχυροί ώστε να πάρουν τα εκτεθειμένα δημόσια κλειδιά και να υπολογίσουν την εξίσωση για το ξεκλείδωμα των ιδιωτικών κλειδιών σε λεπτά. Αυτό το βήμα θα απαιτούσε δεκαετίες ή περισσότερο σε παραδοσιακούς υπολογιστές. Ως εκ τούτου, υπάρχουν αρκετά έργα που ενσωματώνουν κβαντικές προστασίες.

Πώς τα Blockchain Μπορούν να Αποτρέψουν τις Κβαντικές Επιθέσεις

Υπάρχουν πολλοί τρόποι με τους οποίους τα blockchain μπορούν να ασφαλίσουν την άμυνά τους ενάντια σε επιθέσεις κβαντικών υπολογιστών. Σημειωτέον, κάποια έργα που είναι ήδη κβαντικά‑ασφαλή, με το πρώτο κρυπτονόμισμα που ενσωμάτωσε αυτές τις προστασίες να είναι το Quantum Resistant Ledger (QRL ) το 2018.

Ενδιαφέρον είναι ότι αυτό το blockchain ενσωματώνει πολλές νέες τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένου ενός συστήματος υπογραφών βασισμένο σε κατακερματισμό εγκεκριμένου από το NIST. Το έργο συνδυάζει αυτήν την τεχνολογία με ένα XMSS (eXtended Merkle Signature Scheme) για να εξασφαλίσει προστασία.

Τι γίνεται με τα Παραδοσιακά Έργα όπως το Bitcoin

Η πλειονότητα των blockchain δεν είναι κβαντικά‑προστατευμένα αυτή τη στιγμή. Ως εκ τούτου, θα χρειαστεί να κάνουν πιο δραστικές αλλαγές για να εξασφαλίσουν προστασία. Αυτές οι αλλαγές θα απαιτήσουν αδιαμφισβήτητα hard fork, καθώς θα τροποποιήσουν τους βασικούς αλγόριθμους των έργων.

Το Bitcoin Core Αντιστέκεται στις Αναβαθμίσεις Συμφωνίας

Bitcoin Core είναι, γνωστό για την επιθυμία του να διατηρεί αμετάβλητο τον αλγόριθμο συναίνεσης για να εξασφαλίσει σταθερότητα, συναίνεση και συμβατότητα με παλαιότερες εκδόσεις. Παρά την ισχυρή αντίσταση σε οποιοδήποτε hard fork, έχουν υπάρξει προτάσεις κβαντικής προστασίας και ακόμη hard fork που έχουν πραγματοποιηθεί.

Κίνδυνοι Εθνικής Ασφάλειας

Υπάρχει επίσης ένας αυξανόμενος αριθμός αναλυτών ασφαλείας που συνεχίζουν να ηχούν συναγερμούς σχετικά με επιθέσεις HNDL στα υψηλότερα επίπεδα της κυβέρνησης. Στοιχεία όπως διπλωματικές συζητήσεις, παλαιότερες στρατιωτικές επιχειρήσεις, κρυφά δίκτυα και ακόμη σχέδια άμυνας θα μπορούσαν να γίνουν ευρέως διαθέσιμα μετά το Q‑day.

Αυτή η τεχνολογία έχει τη δυνατότητα να αποκαλύψει μυστικά που η κυβέρνηση έχει προστατεύσει για δεκαετίες. Αυτή η δυνατότητα περιλαμβάνει την αποκρυπτογράφηση εμπιστευτικών κυβερνητικών συναλλαγών και άλλων εξαιρετικά ευαίσθητων οικονομικών λειτουργιών.

Πόσο Χρόνο Έχετε για να Προετοιμαστείτε για το Q‑Day

Δεν υπάρχει καθορισμένη ημερομηνία όταν οι προγραμματιστές υπολογιστών θα επιτύχουν λειτουργικό CRQC, και οι αναλυτές είναι διχασμένοι στις προβλέψεις τους. Στο συντηρητικό άκρο, η πλειονότητα των ειδικών τοποθετεί το σημείο πέρα από το 2035. Στο ίδιο επίπεδο, αυτή η πρόβλεψη ευθυγραμμίζεται με το χάρτη κλιμάκωσης της IBM.

Στο άλλο άκρο του φάσματος περιλαμβάνονται εκείνοι που πιστεύουν ότι η τεχνολογία θα μπορούσε να επιτευχθεί εντός των επόμενων πέντε ετών, με ευρεία επίδραση να νιώσει στα αρχάρια της δεκαετίας του 2030. Αυτοί οι αναλυτές δείχνουν προς πρόσφατες προόδους στην κβαντική υπολογιστική που έχουν δημιουργήσει πιο σταθερά qubits και πιο ισχυρά chips.

Εταιρείες που Ηγούνται στη Μετάβαση στην Μετά‑Κβαντική Ασφάλεια

Μια αυξανόμενη λίστα οργανισμών και επιχειρήσεων έχει αναλάβει πρωτοβουλία στην πρόληψη μελλοντικών κβαντικών επιθέσεων. Αυτές οι εταιρείες συνεχίζουν να επενδύουν τεράστια ποσά στην έρευνα και τη δοκιμή των συστημάτων τους για να αποτρέψουν δισεκατομμύρια απώλειες στο μέλλον.

IBM

Η IBM (IBM ) παραμένει πρωτοπόρος στα fault‑tolerant κβαντικά συστήματα. Η εταιρεία έχει επενδύσει πολύ στην ανάπτυξη αυτοματοποιημένων εργαλείων διαχείρισης κρυπτογράφησης όπως το Guardium Cryptography Manager για την πρόληψη μελλοντικών επιθέσεων. Έχει επίσης δεσμευτεί να επιτύχει πλήρη ευθυγράμμιση με τα πρότυπα PQC του NIST μέχρι το τέλος του 2026

Σημαντικό είναι ότι η IBM έχει ένα ξεχωριστό πλεονέκτημα επειδή είναι ενεργή στον τομέα της κβαντικής υπολογιστικής, επιτρέποντάς της να αποκτήσει άμεση γνώση. Επιπλέον, η εταιρεία έχει ξεκινήσει δοκιμές στο πιο πρόσφατο σύστημα Condor των 1.121 qubits. Κάθε επανάληψη των chips προσθέτει περισσότερα qubits, φέρνοντας το Q‑day πιο κοντά.

Η IBM εκτιμά ότι θα επιτύχει 2.000 λογικά qubits στο chip Blue Jay. Αυτή η πυκνότητα θα τοποθετήσει το chip μόλις 372 λογικά qubits μακριά από τα όρια Shor για RSA‑2048, καθιστώντας το ενδεχομένως τον πρώτο Κβαντικό Υπολογιστή με Κρυπτογραφική Σημασία.

Harvest Now, Decrypt Later – Πρέπει να Ανησυχούμε;

Ναι, η προοπτική ότι οι κβαντικοί υπολογιστές θα καταστρέψουν εν μία νύχτα αιώνες κρυπτογράφησης είναι ένα σημαντικό και πραγματικό ζήτημα που αξίζει την προσοχή σας. Ωστόσο, υπάρχουν ακόμη πολλά τεχνικά εμπόδια που η τεχνολογία πρέπει να ξεπεράσει πριν φτάσει σε αυτήν την κατάσταση. Ως εκ τούτου, έχετε τουλάχιστον πέντε χρόνια για να κβαντικο‑προστατέψετε τις βάσεις δεδομένων σας.

Μάθετε για άλλες ενδιαφέρουσες εξελίξεις στην υπολογιστική εδώ.