Постквантовая криптография для кибербезопасности

В Мониторинге № 2 мы уже рассматривали тренд на стандартизацию в сфере квантовых технологий в отдельных странах (США, Великобритания) с прицелом на аспекты безопасности таких технологий.

В цифровой экономике криптография имеет важное значение, защищая хранимую и передаваемую в электронном виде информацию, например, сообщения электронной почты, медицинские записи и платежные данные. Криптография основана на математических задачах, которые обычным компьютерам слишком сложно или невозможно решить. Но с появлением квантовых компьютеров, отличающихся мощностью и скоростью вычислений, многие такие задачи становятся решаемыми, что ставит под угрозу как конфиденциальность частной информации, так и безопасность критической инфраструктуры, например, электроснабжения. В связи с этим актуальны разработка и внедрение стандартов постквантовой криптографии, т.е. базирующихся на задачах, которые не под силу ни обычным, ни квантовым компьютерам, – такой задачей, например, считается задача обучения с ошибками (LWE).

Опыт США

В августе 2024 г. в США приняты первые 3 стандарта постквантовой¹ криптографии: 1 по инкапсуляции ключей для передаваемой по сетям информации и 2 (основной и резервный, базирующийся на другом математическом подходе) для² цифровых подписей .

Национальный институт стандартов и³ технологий (NIST) начал разработку стандартов постквантовой криптографии в 2017 г. и проводил отбор вариантов в 3 этапа, в том числе на основе оценки безопасности и сравнительного анализа производительности.

Содержащиеся в стандартах технические решения считаются устойчивыми к атакам квантовых компьютеров. Например, в стандарте по⁴ инкапсуляции ключей решение для установления секретного ключа, который затем может использоваться для шифрования и аутентификации, основано на вычислительной сложности задачи обучения с ошибками (LWE).

Несмотря на то что речь идет, по сути, о подготовке к будущим угрозам, в США еще в 2023 г., до принятия указанных стандартов, призывали все организации начать планирование перехода на стандарты⁵ постквантовой криптографии .

Опыт стран ЕС

В отличие от США в ЕС в настоящее время обсуждаются более общие параметры: в апреле 2024 г. приняты рекомендации Еврокомиссии для перехода к постквантовой криптографии, призванные определить цели, этапы и сроки формирования совместной дорожной⁶ карты .

Вместе с тем на уровне стран-членов союза (например, Германии, Франции,⁷ Нидерландов и Швеции ) ведомства, отвечающие за защиту информации, призывают компании уже сейчас предпринять шаги к квантово-устойчивому шифрованию. По мнению ведомств этих стран внимание должно быть сосредоточено на доступной на существующем оборудовании постквантовой криптографии, в том числе с использованием стандартов, разработанных NIST США.

Опыт России

В России разработкой национальных стандартов постквантовой криптографической защиты информации с 2019 г. занимается рабочая группа 2.5 «Постквантовые криптографические механизмы» Технического комитета по стандартизации «Криптографическая защита⁸ информации» (ТК 26) . ТК 26 работает под⁹ руководством Росстандарта и ФСБ России .

В 2023 г. в рамках ТК 26 разработан постквантовый алгоритм электронной подписи «Шиповник», основанный на задаче¹⁰ декодирования случайного линейного кода , а в марте 2024 г. – постквантовая схема инкапсуляции ключа «Кодиеум» для защиты информации, передаваемой в сетях, в том числе связи, основанная на том же классе¹¹ математических задач . Готовится проект стандарта с использованием этой схемы.

Материал из выпуска мониторинга №8, август 2024. Скачать выпуск целиком (PDF) · страница выпуска на сайте Института Гайдара