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La crittografia è definita come lo studio della scrittura e della risoluzione di codici. È una parte importante dei protocolli di sicurezza e delle comunicazioni, in quanto migliora la privacy e garantisce che i dati vengano letti solo dal destinatario previsto.
Tuttavia, con l'avvento dei computer quantistici, è ampiamente previsto che i metodi di crittografia convenzionali non saranno più praticabili. Di conseguenza, i programmatori e gli esperti hanno già lavorato su quello che chiamano crittografia a prova di quantistica.
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Allora, cos'è la crittografia a prova di quantistica? E perché non puoi ancora testarlo?
Che cos'è la crittografia a prova di Quantum?
La crittografia a prova di quantistica si riferisce semplicemente a una serie di algoritmi che non possono essere hackerati, nemmeno con i computer quantistici. Si prevede che la crittografia a prova di quantistica sostituirà probabilmente gli algoritmi convenzionali che si basano sulla crittografia a chiave pubblica, che generalmente si basa su un insieme di due chiavi (una per la codifica e un'altra per la decodifica).
Nel 1994, un matematico dei Bell Labs, Peter Shor, scrisse un articolo parlando dei computer quantistici, che erano essenzialmente computer potenti in grado di eseguire calcoli molto più potenti di un computer standard. Ma allora erano solo una possibilità. Avanzando rapidamente fino ai giorni nostri, i dispositivi informatici hanno fatto molta strada. In effetti, molti credono che i computer quantistici siano lontani circa un decennio.
Inutile dire che questo fa sorgere una seria preoccupazione: se i computer quantistici diventassero una realtà, cosa che sembra sempre più probabile, i metodi di crittografia convenzionali diventerebbero inutili. Di conseguenza, gli scienziati hanno lavorato crittografia post-quantistica ormai da un po'.
Sviluppo di uno standard di crittografia a prova di Quantum
Il National Institute of Standards and Technology (NIST) ha avviato un concorso nel 2016 per trovare uno standard di crittografia post-quantistico in grado di resistere a un computer quantistico.
Questo è diverso dai sistemi di crittografia convenzionali che si basano principalmente sulla risoluzione di complessi problemi matematici. Nel 2022, il NIST ha annunciato di aver selezionato quattro principali algoritmi di crittografia che considera 'a prova di quantistica'. Questi includono:
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- L'algoritmo CRYSTALS-Kyber.
- L'algoritmo CRYSTALS-Dilitio.
- FALCO.
- SFINCHE+.
L'algoritmo CRYSTALS-Kyber è in fase di sviluppo per essere utilizzato come standard di crittografia generale. L'algoritmo è popolare a causa delle sue chiavi di crittografia più piccole, che consentono a entrambe le parti di scambiarle rapidamente. Ciò significa anche che CRYSTALS-Kyber è incredibilmente veloce rispetto ad altri.
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I restanti tre sono stati selezionati per le firme digitali, idealmente per firmare documenti digitali in remoto o per verificare l'identità di entrambe le parti durante una transazione digitale.
Il NIST raccomanda ufficialmente CRYSTALS-Dilithium come prima scelta per le firme digitali e FALCON per firme più basilari che il Dilithium potrebbe non coprire. Entrambi sono noti per essere ragionevolmente veloci. Tutti e tre utilizzano problemi di matematica a reticolo strutturato per crittografare i dati.
Il quarto, SPHINCS+, è relativamente più lento degli altri, ma è considerato a prova di quantistica poiché si basa su un insieme di problemi matematici completamente diverso rispetto agli altri tre. Invece di usare reticoli strutturati, questo si basa su funzioni hash.
L'importanza di sviluppare una crittografia resistente ai quanti
Una delle maggiori preoccupazioni per le grandi organizzazioni di oggi è che una volta che l'informatica quantistica sarà diventata mainstream, c'è una forte possibilità che tutti i dati crittografati in modo sicuro in questo momento possano essere a rischio. Molti ci credono l'informatica quantistica cambierà completamente il mondo e la crittografia è l'unico campo che potrebbe essere maggiormente colpito.
Ad esempio, se oggi invii informazioni sensibili utilizzando la crittografia convenzionale, c'è il rischio che terze parti malintenzionate possano intercettare i tuoi dati e archiviarli. Ciò è particolarmente vero per le agenzie governative, dove la segretezza dei documenti riservati oggi sarà altrettanto importante in futuro.
Una volta che l'informatica quantistica diventa mainstream, c'è il rischio reale che queste informazioni sensibili possano essere decifrate e rese pubbliche o utilizzate a fini di ricatto, anche se sono passati decenni. Questo è uno dei motivi per cui i governi e le agenzie di sicurezza sono così seri nello sviluppare la crittografia quantistica il prima possibile.
Se utilizzi una chiave precondivisa con il protocollo IKEv1, stai essenzialmente utilizzando una crittografia considerata resistente ai quanti. Molti lo credono anche AES-256, una crittografia comunemente usata , è anche resistente ai quanti.
Tuttavia, secondo il NIST, le quattro crittografie sopra menzionate sono le uniche considerate 'prova quantistica'. Molte aziende stanno già introducendo la crittografia quantistica sicura nei loro prodotti. Per esempio, La VPN quantistica sicura di Verizon è progettato per resistere agli attacchi di un computer quantistico.
Perché non puoi ancora testare la crittografia a prova di Quantum?
Sebbene esistano diversi standard di crittografia che consideriamo sicuri quantistici, nessuno è stato realmente testato. E la ragione di ciò è abbastanza ovvia: non abbiamo ancora i computer quantistici.
Tuttavia, ci stiamo avvicinando sempre di più. Nanoinformatica , qualcosa considerato impossibile a un certo punto, è reale, con diversi dispositivi moderni che ora utilizzano transistor che hanno canali con una lunghezza inferiore a 100 nanometri.
Infatti, nel 2019, Google ha pubblicato un rapporto fondamentale su Nature , sostenendo di aver raggiunto la supremazia quantistica con Sycamore, il loro computer quantistico. In un team guidato da John Martinis, un fisico sperimentale, sono stati in grado di utilizzare il loro computer quantistico per eseguire calcoli complessi che avrebbero richiesto un supercomputer standard più di 100.000 anni.
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Questo non è ancora motivo di allarme: hanno raggiunto la supremazia quantistica solo con un caso specifico, ma mostra che il calcolo quantistico è molto reale e non così lontano come pensa la maggior parte delle persone.
Di conseguenza, poiché il calcolo quantistico non è realmente disponibile, è impossibile testarlo correttamente. In effetti, per spiegare quanto fosse specifico il problema risolto da Sycamore, il team ha presentato un caso in cui il computer doveva calcolare la probabilità di risultati diversi utilizzando un generatore di numeri casuali quantistici.
Questo è ovviamente molto diverso dalle crittografie convenzionali, che generalmente implicano equazioni matematiche. Tuttavia, mostra quanto può essere potente per la prossima cosa migliore una volta che gli scienziati sono in grado di padroneggiarlo completamente.
Adottare misure per crittografare le tue informazioni oggi
Sebbene la crittografia a prova di quantistica sia ancora lontana, non fa male assicurarsi di utilizzare oggi le misure di sicurezza adeguate. Ad esempio, se utilizzi l'archiviazione cloud per archiviare file o dati personali, assicurati sempre di utilizzare un provider di archiviazione cloud end-to-end.