Постквантова криптография ========================= Постквантовата криптография (PQC) е съвкупност от криптографски алгоритми, които работят на обикновени компютри и се смятат за устойчиви както на класически атаки, така и на атаки с бъдещи квантови компютри. Тя е отговор на един от най-сериозните дългосрочни рискове за цифровата сигурност: почти цялото днешно шифроване с публичен ключ – от банковите връзки и електронните подписи до защитените съобщения – се основава на математически задачи, които достатъчно мощен квантов компютър би решил бързо. Проблемът е спешен още днес, защото според Европейската комисия атаките „съхрани сега, дешифрирай после“ вероятно вече се провеждат. За разлика от квантовото разпределение на ключове, постквантовата криптография не изисква специален квантов хардуер и може да се вгради в съществуващите интернет протоколи. Защо квантовите компютри заплашват днешното шифроване ----------------------------------------------------- Криптографията с публичен ключ разчита на задачи, за които не са известни бързи класически алгоритми: разлагането на големи числа на прости множители (основа на RSA) и дискретният логаритъм (основа на протокола на Дифи–Хелман и на криптографията с елиптични криви). Тези задачи по общо мнение са трудни за класически компютър и са използвани като основа на редица криптосистеми. През 1994 г. Питър Шор показва, че хипотетичен квантов компютър може да реши и двете ефективно. Алгоритъмът на Шор използва квантовата суперпозиция, за да открие скрития период в аритметична структура – а именно тази периодичност прави разлагането и дискретния логаритъм уязвими. Симетричното шифроване (например AES) и хеш функциите са засегнати много по-слабо: най-известната квантова атака срещу тях дава само квадратично ускорение, което се компенсира с по-дълги ключове. Затова основната грижа е за обмена на ключове и за цифровите подписи. „Съхрани сега, дешифрирай после“ -------------------------------- Атаката не изисква квантов компютър днес. Противникът прихваща и съхранява шифрован трафик сега и изчаква да може да го дешифрира в бъдеще. Signal описва същата заплаха като възможност днешните разговори да бъдат компрометирани по-късно. Математикът Микеле Моска формулира логиката на спешността: ако времето, през което информацията трябва да остане тайна, плюс времето за миграция на системите надхвърля времето до появата на квантов компютър, данните вече са изложени на риск. Затова според него системите, които трябва да осигурят дългосрочна поверителност, трябва да мигрират още по-рано, а пътят напред не е нито лесен, нито бърз. Особено уязвими са сведенията с дълъг живот: здравни и данъчни досиета, държавни и разузнавателни тайни, самоличността на журналистически източници и тайната на вота. Колко далеч е „Q-Day“ --------------------- Квантов компютър, способен да разбие днешната криптография, все още не е построен, а оценките за него зависят от допускания за качеството на бъдещия хардуер. Необходимите ресурси обаче намаляват по-бързо, отколкото много институции очакваха: • През 2019 г. се смята, че 2048-битов ключ RSA може да бъде разбит за осем часа от квантов компютър с 20 милиона шумни кюбита. През 2025 г. Крейг Гидни от Google показва, че същото е възможно за по-малко от седмица с по-малко от един милион шумни кюбита. • През март 2026 г. Google Quantum AI оценява, че 256-битовата криптография с елиптични криви може да бъде разбита за минути от машина с по-малко от 500 000 физически кюбита. Екипът не публикува самите квантови схеми, а доказва оценките си с доказателство с нулево разкриване. • В доклада на Global Risk Institute, публикуван през март 2026 г., 26 експерти оценяват появата на криптографски значим квантов компютър през следващите 10 години като напълно възможна. NIST също отбелязва, че според някои експерти такова устройство може да се появи в рамките на десетилетие. Новите стандарти ---------------- През август 2024 г. американският институт NIST публикува първите три окончателни стандарта и призова администраторите да започнат прехода възможно най-скоро: • FIPS 203 (ML-KEM) – основният стандарт за общо шифроване, механизъм за капсулиране на ключ, основан на модулни решетки. • FIPS 204 (ML-DSA) и FIPS 205 (SLH-DSA) – стандарти за цифрови подписи; вторият е основан на хеш функции. През март 2025 г. NIST избира и алгоритъма HQC като резервен вариант на ML-KEM. Той е изграден върху различна математика – кодовете за коригиране на грешки, а окончателният му стандарт се очаква през 2027 г. Решетъчните схеми, на които се основава ML-KEM, разчитат на задачи като намирането на къс вектор в многомерна решетка или „обучението с грешки“ – решаване на системи линейни уравнения, към които е добавен малък случаен шум. За тези задачи не е известен ефективен квантов алгоритъм, защото в тях липсва периодичната структура, която алгоритъмът на Шор използва. Разнообразието на математическите основи не е случайно. Кандидатът SIKE, който стигна до четвъртия кръг на конкурса на NIST, беше разбит през 2022 г. от Воутер Кастрик и Томас Декрю с обикновен компютър – за около десет минути на едно процесорно ядро. Случаят показва, че новите криптографски допускания трябва да се проверяват дълго, преди да им се довери критична инфраструктура. Хибридни схеми и внедряване --------------------------- Поради този риск преходът се извършва предимно с хибридни схеми: класически и постквантов алгоритъм се използват едновременно, така че нападателят трябва да разбие и двата. Signal въвежда постквантовия протокол PQXDH, а през октомври 2025 г. добавя и „разредения постквантов храпов механизъм“ (SPQR), който се комбинира с класическия протокол. В уеб пространството преходът вече е масов. Според Cloudflare делът на постквантово шифрования уеб трафик, генериран от хора, нараства от 29% в началото на 2025 г. до 52% в началото на декември. Голяма част от скока идва от операционните системи на Apple, в които защитените връзки започват автоматично да предлагат хибриден постквантов обмен на ключове. По-трудна е миграцията на цифровите подписи и на инфраструктурата на публичните ключове: сертификатите, смарт картите и вградените устройства имат дълъг жизнен цикъл, а постквантовите ключове и подписи са значително по-големи. Затова специалистите говорят за криптографска гъвкавост – способността алгоритъм да бъде заменен, без да се преработва цялата система. Срокове за държавите -------------------- • Европейски съюз – през април 2024 г. Комисията приема препоръка за постквантовата криптография, а през юни 2025 г. е приета координирана пътна карта за прехода. Всички държави членки, включително България, следва да започнат прехода до края на 2026 г., а системите с висок риск следва да бъдат защитени възможно най-скоро и не по-късно от края на 2030 г. • Обединено кралство – Националният център за киберсигурност определя три етапа: до 2028 г. организациите да определят целите си и да направят пълна инвентаризация, до 2031 г. да проведат приоритетните миграции и до 2035 г. да завършат прехода на всички системи. Значение за демокрацията ------------------------ Квантовата заплаха има измерение, което надхвърля техническата сигурност. Много държави вече използват електронно гласуване в различни видове избори, а докторска дисертация от Университета на Люксембург (2025) подчертава, че тайната на вота трябва да се запази и десетилетия след изборите. Когато шифровани бюлетини се съхраняват дълго или се публикуват за проверка, бъдещото им дешифриране би нарушило тайната на вота със задна дата. Затова се разработват системи с „вечна поверителност“, които пазят тайната на гласа дори срещу противник с неограничена изчислителна мощ, включително квантов компютър. Подобен е рискът за журналистите и подаващите сигнали за нарушения: комуникация, прихваната днес, може да разкрие източник след години. Цифровата самоличност и електронните подписи на държавата също трябва да преминат към постквантови алгоритми, преди подправянето на подписи да стане възможно. Вижте също ----------- Квантово разпределение на ключове (QKD): https://wikib.online/article/kvantovo-razpredelenie-na-klyuchove-qkd Националният референдум за електронното гласуване в България (2015): https://wikib.online/article/natsionalen-referendum-elektronno-glasuvane-bulgaria-2015 Електронно гласуване: https://wikib.online/article/elektronno-glasuvane Естония: най-дълго действащата система за интернет гласуване в света: https://wikib.online/article/estonia-i-glasuvane Защита на лицата, които подават сигнали за нарушения: https://wikib.online/article/zashtita-na-signalizirashtite-litsa Европейският портфейл за цифрова самоличност: https://wikib.online/article/evropeyski-portfeyl-za-tsifrova-samolichnost Референдум: https://wikib.online/article/referendum Разкритията на Едуард Сноудън за програмата PRISM (2013): https://wikib.online/article/snouden-nsa-razkritia-prism-2013 Доказателства с нулево разкриване: https://wikib.online/article/dokazatelstva-s-nulevo-razkrivane Нидерландия: връщането към ръчно преброяване заради страх от хакери: https://wikib.online/article/holandia-rachno-preboryavane-glasove-2017 Доказателства към твърденията ----------------------------- 1. Post-Quantum Cryptography https://digital-strategy.ec.europa.eu/en/policies/post-quantum-cryptography 2. Polynomial-Time Algorithms for Prime Factorization and Discrete Logarithms on a Quantum Computer https://arxiv.org/abs/quant-ph/9508027 3. Polynomial-Time Algorithms for Prime Factorization and Discrete Logarithms on a Quantum Computer https://arxiv.org/abs/quant-ph/9508027 4. Signal Protocol and Post-Quantum Ratchets https://signal.org/blog/spqr/ 5. Cybersecurity in an era with quantum computers: will we be ready? https://eprint.iacr.org/2015/1075 6. Cybersecurity in an era with quantum computers: will we be ready? https://eprint.iacr.org/2015/1075 7. How to factor 2048 bit RSA integers with less than a million noisy qubits https://arxiv.org/abs/2505.15917 8. Safeguarding cryptocurrency by disclosing quantum vulnerabilities responsibly https://research.google/blog/safeguarding-cryptocurrency-by-disclosing-quantum-vulnerabilities-responsibly/ 9. Safeguarding cryptocurrency by disclosing quantum vulnerabilities responsibly https://research.google/blog/safeguarding-cryptocurrency-by-disclosing-quantum-vulnerabilities-responsibly/ 10. Quantum Threat Timeline Report 2025 https://globalriskinstitute.org/publication/quantum-threat-timeline-report-2025b/ 11. NIST Releases First 3 Finalized Post-Quantum Encryption Standards https://www.nist.gov/news-events/news/2024/08/nist-releases-first-3-finalized-post-quantum-encryption-standards 12. NIST Releases First 3 Finalized Post-Quantum Encryption Standards https://www.nist.gov/news-events/news/2024/08/nist-releases-first-3-finalized-post-quantum-encryption-standards 13. NIST Releases First 3 Finalized Post-Quantum Encryption Standards https://www.nist.gov/news-events/news/2024/08/nist-releases-first-3-finalized-post-quantum-encryption-standards 14. NIST Releases First 3 Finalized Post-Quantum Encryption Standards https://www.nist.gov/news-events/news/2024/08/nist-releases-first-3-finalized-post-quantum-encryption-standards 15. NIST Selects HQC as Fifth Algorithm for Post-Quantum Encryption https://www.nist.gov/news-events/news/2025/03/nist-selects-hqc-fifth-algorithm-post-quantum-encryption 16. NIST Selects HQC as Fifth Algorithm for Post-Quantum Encryption https://www.nist.gov/news-events/news/2025/03/nist-selects-hqc-fifth-algorithm-post-quantum-encryption 17. An efficient key recovery attack on SIDH https://eprint.iacr.org/2022/975 18. Signal Protocol and Post-Quantum Ratchets https://signal.org/blog/spqr/ 19. Signal Protocol and Post-Quantum Ratchets https://signal.org/blog/spqr/ 20. The 2025 Cloudflare Radar Year in Review: The rise of AI, post-quantum, and record-breaking DDoS attacks https://blog.cloudflare.com/radar-2025-year-in-review/ 21. The 2025 Cloudflare Radar Year in Review: The rise of AI, post-quantum, and record-breaking DDoS attacks https://blog.cloudflare.com/radar-2025-year-in-review/ 22. Post-Quantum Cryptography https://digital-strategy.ec.europa.eu/en/policies/post-quantum-cryptography 23. Post-Quantum Cryptography https://digital-strategy.ec.europa.eu/en/policies/post-quantum-cryptography 24. Post-Quantum Cryptography https://digital-strategy.ec.europa.eu/en/policies/post-quantum-cryptography 25. Post-Quantum Cryptography https://digital-strategy.ec.europa.eu/en/policies/post-quantum-cryptography 26. Timelines for migration to post-quantum cryptography https://www.ncsc.gov.uk/guidance/pqc-migration-timelines 27. Timelines for migration to post-quantum cryptography https://www.ncsc.gov.uk/guidance/pqc-migration-timelines 28. Timelines for migration to post-quantum cryptography https://www.ncsc.gov.uk/guidance/pqc-migration-timelines 29. Quantum-Safe Electronic Voting Schemes (докторска дисертация) https://orbilu.uni.lu/handle/10993/65165 30. Quantum-Safe Electronic Voting Schemes (докторска дисертация) https://orbilu.uni.lu/handle/10993/65165 31. Quantum-Safe Electronic Voting Schemes (докторска дисертация) https://orbilu.uni.lu/handle/10993/65165 Каноничен URL: https://wikib.online/article/postkvantova-kriptografiya Ревизия: 2 Статус: published Език: bg Лиценз: CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)