Cosecha ahora, descifra después: La amenaza cuántica explicada

La estrategia de ataque «Cosechar ahora, descifrar después» se basa en la idea de que faltan pocos años para que la computación cuántica sea asequible. Estas computadoras son miles de veces más potentes que las convencionales y, por ello, podrían desmantelar gran parte del mejor cifrado actual. Esto es lo que debe saber.

Las computadoras cuánticas sobresalen en tareas específicas

Las computadoras cuánticas ya existen y, en determinadas tareas, superan a las mejores supercomputadoras del mundo. Su ventaja se limita a ciertos problemas porque pueden ejecutar en paralelo algoritmos de gran escala. Por ejemplo, realizan en minutos tareas de optimización que una supercomputadora convencional tardaría días en completar.

Tareas como el muestreo de circuitos aleatorios le tomarían a Frontier, una supercomputadora líder, más de 47 años para completarse. La misma tarea tomó 6 segundos en un sistema cuántico, un logro alcanzado en 2019, cuando el procesador Sycamore de Google completó una tarea de muestreo de circuitos aleatorios en segundos que Google estimó que tomaría mucho más tiempo a las supercomputadoras clásicas. Sin embargo, este punto de referencia ha sido debatido y las mejoras en los algoritmos clásicos han reducido la brecha.

Cosecha ahora, descifra después (HNDL)

A medida que las computadoras cuánticas se vuelven más estables y asequibles, ofrecen numerosas ventajas, pero también plantean riesgos para la infraestructura y las medidas de seguridad actuales. El método «Hack Now, Decrypt Later» consiste en que los atacantes obtienen copias de datos cifrados para descifrarlos en el futuro.

La idea de HNDL comenzó a ganar terreno a principios de la década de 2010, cuando despegaron las criptomonedas y otros protocolos avanzados. Estos sistemas empleaban métodos de cifrado basados en largas ecuaciones matemáticas que la tecnología actual tardaría muchísimo tiempo en romper.

Sin embargo, los atacantes HNDL no pretenden romper el cifrado hoy. Su objetivo es almacenar los datos hasta que las computadoras cuánticas estén ampliamente disponibles. Entonces podrían utilizar protocolos como el algoritmo de Shor para vulnerar sistemas esenciales como ECC (criptografía de curva elíptica) y el cifrado RSA.

Algoritmo de Shor

En el núcleo de esta capacidad se encuentra una ecuación llamada algoritmo de Shor. El algoritmo de Shor fue inventado por Peter Shor en 1994 como una forma de factorizar grandes enteros en sistemas cuánticos. Esta capacidad permite al sistema derrotar los métodos de cifrado tradicionales que a un sistema convencional les tomarían décadas, logrando tiempos récord, lo que vuelve obsoletos métodos como el cifrado RSA.

Edward Snowden

La primera revelación de esta estrategia de hacking salió a la luz en 2013 cuando Edward Snowden huyó de EE. UU. ante preocupaciones por su seguridad después de revelar la magnitud del espionaje civil de la NSA. En sus revelaciones, documenta cómo la organización robaba rutinariamente datos cifrados con el objetivo explícito de usar tecnologías futuras para romper el cifrado.

Fuente – Freedom of the Press

El riesgo es real y está sucediendo hoy

Aunque no hay forma de obtener estadísticas fiables sobre los ataques HNDL debido a su naturaleza técnica, los riesgos siguen siendo prevalentes. Según encuestas de Deloitte, HNDL debería ser la principal preocupación para cualquier empresa u organización que posea datos altamente sensibles a largo plazo.

Tipos de datos vulnerables

Para entender por qué este método de hacking es tan peligroso, primero debe observar los tipos de datos que están siendo objetivo. Estos hackers no buscan datos a corto plazo. En su lugar, se centran en información clave a largo plazo, como datos financieros y de salud regulados.

También hay informes crecientes de que este método de hacking se utiliza en propiedad intelectual, secretos comerciales corporativos, programas gubernamentales y estrategias de defensa. Todos estos elementos conservan valor con el paso del tiempo, y algunos ganan mayor relevancia con el tiempo.

Q-Day

Estos hackers están esperando el Q-Day. Este término se usa para describir el punto de inflexión en el que las computadoras cuánticas se vuelven capaces de romper casi cualquier método de cifrado antiguo. Este punto de inflexión hipotético depende de que las computadoras cuánticas criptográficamente relevantes (CRQCs) soporten funciones de qubits estables que puedan resolver algoritmos criptográficos asimétricos.

Según los analistas, el Q-Day sigue acercándose a la realidad. Algunos analistas lo sitúan tan pronto como este año, mientras que otros creen que aún falta una década para que las empresas y los gobiernos se preparen. Sin embargo, todas las partes coinciden en que las primeras estimaciones de que el Q-Day ocurra en la década de 2050 fueron demasiado optimistas.

Por qué Cosecha ahora, descifra después es una amenaza real

Actualmente, las computadoras cuánticas son extremadamente raras y caras de mantener. Como tal, solo están disponibles para naciones con instalaciones de investigación avanzadas e instituciones que puedan soportar los requisitos del dispositivo.

Sin embargo, a medida que la tecnología y el precio de mantener estos dispositivos disminuyen, habrá más naciones y organizaciones comprando y operando dispositivos cuánticos. Esta revelación no pasa desapercibida para los hackers estatales que han intensificado su robo de datos cifrados a largo plazo. Lamentablemente, HNDL no deja rastro como las brechas de datos tradicionales hasta que ya ha descifrado los datos.

Cabe destacar que los ingenieros han ideado algunas formas que pueden acelerar la detección de infiltraciones, incluyendo la monitorización de volúmenes de exfiltración anómalos. Este escenario significa que no hay forma de saber qué datos ya han sido robados y están esperando ser accedidos en el futuro.

Cómo proteger sus datos

Dada la velocidad a la que estos dispositivos se están desarrollando y su accesibilidad prevista para finales de la década, es importante que las organizaciones y empresas aprendan a mantenerse protegidas. Uno de los primeros pasos en el proceso es hacer un inventario de todos sus activos criptográficos.

Criptografía post-cuántica (PQC)

Este paso le permite crear una lista de activos que deben migrarse a opciones de criptografía post-cuántica (PQC). Esta lista debe indicar el activo y su criptografía. También debe incluir una duración y vectores de exposición que tengan en cuenta la relevancia de las computadoras cuánticas.

Las empresas pueden usar métricas como el sistema de puntuación HNDL para ver qué datos están en mayor riesgo. Esta calificación debe cruzarse con los datos actuales de hacking para asegurar que la información valiosa y más buscada siga siendo una prioridad. El objetivo de este enfoque es garantizar que su empresa solo utilice cifrado con una vida útil de más de 10 años.

Estándares PQC de NIST

El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) fue fundado en 1901 como una agencia del Departamento de Comercio. Su objetivo es crear estándares que ayuden a impulsar la innovación mientras se mantienen las protecciones y la seguridad del consumidor.

Uno de sus roles clave es establecer estándares de seguridad para la industria tecnológica bajo la iniciativa del Marco de Ciberseguridad (CSF). Este marco ha sido fundamental para las empresas que buscan orientación sobre cómo mantenerse seguras en el futuro de la computación cuántica.

Por ejemplo, el grupo ha introducido varios estándares de criptografía post-cuántica (PQC), incluidos FIPS 203-205, ML-KEM, ML-DSA y SLH-DSA. Estos métodos de cifrado fueron sometidos a pruebas cuánticas en las instalaciones del grupo, asegurando que sean resistentes a ataques futuros.

Computadora Cuántica Criptográficamente Relevante

El término Computadora Cuántica Criptográficamente Relevante (CRQC) se refiere a un sistema que posee capacidades cuánticas y es tolerante a fallos. Además, puede soportar el algoritmo de Shor a gran escala. Cabe destacar que este dispositivo aún está lejos.

Existen algunos obstáculos técnicos que los ingenieros están trabajando incansablemente para superar y llevar las CRQC al mercado. Por ejemplo, estos dispositivos deben soportar miles de qubits lógicos. Esta tarea es más fácil de decir que de hacer, ya que los qubits lógicos se construyen a partir de millones de qubits físicos mediante códigos de corrección de errores para eliminar la decoherencia.

Actualmente, la decoherencia sigue siendo un factor limitante importante en el diseño de computadoras cuánticas. Sin embargo, ha habido algunos avances recientes que podrían hacer realidad estos dispositivos dentro de los próximos cinco años.

¿Qué países están llevando a cabo operaciones HNDL?

Hay muchas naciones sospechosas de llevar a cabo operaciones HNDL. Edward Snowden reveló que agencias estadounidenses estaban usando este método durante muchos años para recopilar información que podría algún día usarse para rastrear o categorizar a ciudadanos estadounidenses.

China, Rusia y Corea del Norte

No es sorprendente que China, Rusia y Corea del Norte también estén involucrados en supuestos esquemas HNDL contra naciones. En un caso, se acusa a China de robo de propiedad intelectual de empresas de defensa, lo que les permite capturar grandes cantidades de datos que podrían descifrarse algún día.

Criptomonedas

El sector blockchain, en particular, ha dedicado mucho esfuerzo a prepararse para el Q-Day. Las computadoras cuánticas pueden potencialmente romper la criptografía de curva elíptica (ECDSA), que es el núcleo de varios proyectos líderes como Bitcoin y Ethereum.

Uno de los principales problemas es que las computadoras cuánticas son lo suficientemente potentes como para tomar las claves públicas expuestas y deducir la ecuación para desbloquear las claves privadas en minutos. Este paso le tomaría a las computadoras tradicionales décadas o más. Por lo tanto, varios proyectos están integrando protecciones cuánticas.

Cómo las cadenas de bloques pueden prevenir ataques cuánticos

Existen múltiples formas en que las cadenas de bloques pueden asegurar su defensa contra ataques de computadoras cuánticas. Cabe destacar que algunos proyectos ya están a prueba de cuánticos, siendo la primera criptomoneda en integrar estas protecciones el Quantum Resistant Ledger en 2018.

Curiosamente, esta cadena de bloques integra varias tecnologías nuevas, incluido un sistema de firmas basadas en hash aprobado por NIST. El proyecto combina esta tecnología con un XMSS (Esquema de Firma Merkle Extendido) para garantizar la protección.

¿Qué pasa con proyectos tradicionales como Bitcoin?

La mayoría de las cadenas de bloques no están protegidas contra cuánticos en este momento. Por lo tanto, necesitarán realizar cambios más drásticos para garantizar la protección. Estos cambios sin duda requerirán un hard fork, ya que alterarán los algoritmos centrales de los proyectos.

Bitcoin Core resistente a actualizaciones del consenso

Bitcoin Core es, conocido por su deseo de mantener intacto el algoritmo de consenso para asegurar estabilidad, consenso y compatibilidad retroactiva. A pesar de la fuerte resistencia contra cualquier hard fork, ha habido propuestas de prueba cuántica e incluso hard forks que han ocurrido.

Riesgos de seguridad nacional

También hay un número creciente de analistas de seguridad que siguen lanzando alarmas sobre los ataques HNDL en los más altos niveles del gobierno. Elementos como discusiones diplomáticas, operaciones militares pasadas, redes encubiertas e incluso planos de defensa podrían estar ampliamente disponibles después del Q-Day.

Esta tecnología tiene el potencial de exponer secretos que el gobierno ha logrado proteger durante décadas. Esta capacidad incluye poder descifrar transacciones gubernamentales confidenciales y otras operaciones financieras altamente sensibles.

¿Cuánto tiempo tienes para prepararte para el Q-Day?

No hay una fecha establecida en la que los desarrolladores de computadoras lograrán una CRQC funcional, y los analistas están divididos en sus predicciones. En el extremo conservador, la mayoría de los expertos la sitúan después de 2035. Curiosamente, esta proyección está alineada con el mapa de escalado de IBM.

El otro extremo del espectro incluye a quienes creen que la tecnología podría lograrse dentro de los próximos cinco años, con un impacto generalizado que se sentiría a principios de la década de 2030. Estos analistas señalan los recientes avances en computación cuántica que han creado qubits más estables y chips más potentes.

Empresas líderes en la migración de seguridad post-cuántica

Una lista creciente de organizaciones y empresas ha tomado la iniciativa para prevenir futuros intentos de hacking cuántico. Estas compañías continúan gastando enormes sumas de dinero investigando y probando sus sistemas para evitar miles de millones en pérdidas futuras.

IBM

IBM (IBM ) sigue siendo un pionero en sistemas cuánticos tolerantes a fallos. La compañía ha dedicado mucho esfuerzo al desarrollo de herramientas automatizadas de gestión de cifrado como Guardium Cryptography Manager para prevenir futuros ataques. También está comprometida a lograr una alineación completa con los estándares PQC de NIST para finales de 2026

Cabe destacar que IBM tiene una ventaja distintiva al estar activo en el sector de la computación cuántica, lo que le permite obtener información directa. Además, la compañía ha comenzado a probar su último sistema Condor de 1.121 qubits. Cada iteración de sus chips agrega más qubits, acercando el Q-Day.

IBM estima que alcanzará 2.000 qubits lógicos en su chip Blue Jay. Esta densidad situaría al chip a solo 372 qubits lógicos de los límites de Shor para RSA-2048, lo que potencialmente lo convertiría en la primera Computadora Cuántica Criptográficamente Relevante.

Cosecha ahora, descifra después – ¿Debemos preocuparnos?

Sí, la perspectiva de que las computadoras cuánticas eliminen absolutamente siglos de cifrado de la noche a la mañana es un problema importante y real que merece su atención. Sin embargo, todavía existen muchas barreras técnicas que la tecnología debe superar antes de alcanzar este estado. Por lo tanto, tiene al menos cinco años para proteger cuánticamente sus bases de datos.

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