قبل أيام قليلة المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا. (نيست) صدر من خلال إعلانالفائزين بـ "خوارزميات التشفير مقاومة للاختيار في الكمبيوتر الكمومي.
تم تنظيم المسابقة منذ ست سنوات و يهدف إلى اختيار خوارزميات تشفير ما بعد الكم مناسبة للترقية كمعايير. خلال المسابقة ، تمت دراسة الخوارزميات التي اقترحتها فرق البحث الدولية من قبل خبراء مستقلين بحثًا عن نقاط الضعف والضعف المحتملة.
الفائز من بين الخوارزميات العالمية التي يمكن استخدامها لحماية نقل المعلومات في شبكات الكمبيوتر هي CRYSTALS-Kyber, التي تكون نقاط قوتها حجم مفتاح صغير نسبيًا وسرعة عالية.
في الإعلان يوصى باستخدام CRYSTALS-Kyber للتحويل إلى المعايير. بالإضافة إلى CRYSTALS-Kyber ، تم تحديد أربعة خوارزميات شائعة الاستخدام ، وهي BIKE و Classic McEliece و HQC و SIKE ، على أنها بحاجة إلى تحسين.
يتمتع مؤلفو هذه الخوارزميات بفرصة تحديث المواصفات وإزالة أوجه القصور في عمليات التنفيذ حتى 1 أكتوبر ، وبعد ذلك يمكن أيضًا إدراجهم ضمن المتأهلين للتصفيات النهائية.
بعد دراسة متأنية خلال الجولة الثالثة من عملية توحيد NIST PQC ، حدد NIST أربع خوارزميات مرشحة للتوحيد القياسي. الخوارزميات الرئيسية التي توصي NIST بتطبيقها لمعظم حالات الاستخدام هي CRYSTALS-KYBER (إنشاء المفتاح) و CRYSTALS-Dilithium (التوقيعات الرقمية). بالإضافة إلى ذلك ، سيتم أيضًا توحيد مخططات توقيع Falcon و SPHINCS +.
من بين الخوارزميات المصممة للعمل مع التوقيعات الرقمية ، تبرز CRYSTALS -Dilithium و FALCON و SPHINCS +. تتميز خوارزميات CRYSTALS-Dilithium و FALCON بكفاءة عالية.
يوصى باستخدام CRYSTALS-Dilithium كخوارزمية رئيسية للتوقيعات الرقمية ، بينما يركز FALCON على الحلول التي تتطلب حدًا أدنى لحجم التوقيع. تخلفت SPHINCS + عن أول خوارزميتين من حيث حجم التوقيع والسرعة ، لكنها تُركت كبديل بين المتأهلين للتصفيات النهائية ، لأنها تستند إلى مبادئ رياضية مختلفة تمامًا.
على وجه التحديد ، الخوارزميات تستخدم CRYSTALS-Kyber و CRYSTALS-Dilithium و FALCON طرق تشفير تعتمد على نظرية الشبكة في حل المشكلات، التي لا يختلف وقت حلها في أجهزة الكمبيوتر التقليدية والكمية. تطبق خوارزمية SPHINCS + تقنيات تشفير قائمة على التجزئة.
تستند الخوارزميات العالمية المتبقية للمراجعة أيضًا إلى مبادئ أخرى: تستخدم BIKE و HQC عناصر نظرية الترميز الجبرية والرموز الخطية، والتي تستخدم أيضًا في أنظمة تصحيح الأخطاء.
تم اختيار CRYSTALS-KYBER (المفاتيح) و CRYSTALS-Dilithium (التوقيعات الرقمية) لأمنها القوي وأدائها الممتاز ، ومن المتوقع من قبل NIST أن تعمل بشكل جيد في معظم التطبيقات. سيتم أيضًا توحيد Falcon بواسطة NIST ، حيث قد تكون هناك حالات استخدام حيث تكون توقيعات CRYSTALS-Dilithium كبيرة جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، سيتم توحيد SPHINCS + لتجنب الاعتماد فقط على أمان الشبكة للتوقيعات. تطلب NIST التعليق العام على إصدار SPHINCS + بعدد أقل من التواقيع القصوى.
تعتزم NIST زيادة توحيد إحدى هذه الخوارزميات لتوفير بديل لخوارزمية CRYSTALS-Kyber القائمة على نظرية الشبكة المختارة بالفعل.
تعتمد خوارزمية SIKE على استخدام التناسق الجيني الفائق (دائري في رسم بياني متساوي المنشأ فائق التباين) وتعتبر أيضًا مرشحًا للتوحيد القياسي ، نظرًا لأنه يحتوي على أصغر حجم مفتاح. تعد خوارزمية Classic McEliece من بين المتأهلين للتصفيات النهائية ، ولكنها لن يتم توحيدها بعد بسبب الحجم الكبير للمفتاح العام.
ترجع الحاجة إلى تطوير وتوحيد خوارزميات التشفير الجديدة إلى حقيقة أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، التي تم تطويرها بنشاط مؤخرًا ، تحل مشاكل تحلل عدد طبيعي إلى عوامل أولية (RSA ، DSA) واللوغاريتم المنفصل لنقاط المنحنى الناقص. . (ECDSA) ، والتي تكمن وراء خوارزميات التشفير غير المتماثل للمفتاح العام ولا يمكن حلها بشكل فعال على المعالجات الكلاسيكية.
في المرحلة الحالية من التطوير ، فإن قدرات أجهزة الكمبيوتر الكمومية ليست كافية بعد لكسر خوارزميات التشفير الكلاسيكية الحالية والتوقيعات الرقمية القائمة على المفتاح العام مثل ECDSA ، ولكن من المفترض أن الوضع قد يتغير في غضون 10 سنوات ومن الضروري إعداد الأساس لنقل أنظمة التشفير إلى معايير جديدة.
أخيرا إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عنها، يمكنك التحقق من التفاصيل في الرابط التالي.