Наведено оцінки стійкості сучасних популярних асиметричних та симетричних
криптосистем проти квантового криптоаналізу на основі алгоритмів Шора та Гровера,
а також проти класичних алгоритмів криптоаналізу. Окреслено основні напрями
розвитку постквантової криптографії та проведено оцінку можливостей застосування
на практиці криптосистем, що є стійкими, на цей момент, до квантового криптоаналізу. The article presents the evaluation of the resistance of modern popular asymmetric and
symmetric cryptosystems against cryptanalysis based on quantum Shor’s algorithm and
Grover’s algorithm and against classical algorithms of cryptanalysis. There we present basic
directions of postquantum cryptography and possibilities of the practical application of
cryptosystems that are stable at the moment against the quantum cryptanalysis.
Наведено оцінки стійкості сучасних популярних асиметричних та симетричних
криптосистем проти квантового криптоаналізу на основі алгоритмів Шора та Гровера,
а також проти класичних алгоритмів криптоаналізу. Окреслено основні напрями
розвитку постквантової криптографії та проведено оцінку можливостей застосування
на практиці криптосистем, що є стійкими, на цей момент, до квантового криптоаналізу. The article presents the evaluation of the resistance of modern popular asymmetric and
symmetric cryptosystems against cryptanalysis based on quantum Shor’s algorithm and
Grover’s algorithm and against classical algorithms of cryptanalysis. There we present basic
directions of postquantum cryptography and possibilities of the practical application of
cryptosystems that are stable at the moment against the quantum cryptanalysis.
Сучасні системи криптографічного захисту інформації, які будуються на основі математичних перетворень в кільці, групі та групі точок еліптичних кривих, більше не вважаються перспективним напрямком для подальшого розвитку систем захисту інформації. Це пов’язано з появою реального квантового комп’ютера, що призвело до активізації нового етапу розвитку криптосистем, який умовно називають постквантовими стабільними криптографічними алгоритмами.У даній статті наводиться оцінка рівня безпеки існуючих стандартизованих криптосистем і перспективних криптоалгоритмів, потенційно стійких до квантового криптоаналізу. Рівень безпеки існуючих асиметричних криптосистем для квантового криптоаналізу є поліноміальним. Показано залежність криптографічної стійкості алгоритму від розміру загальносистемних параметрів. Наведені обмеження для проведення квантового криптоаналізу на теперішній час.У статті наведені значення загальносистемних параметрів криптосистеми на основі еліптичних кривих, які можуть дати час для переходу до постквантової криптографії. Також показані такі криптосистеми, як SIKE, SIDH, які мають запас криптостійкості до квантового криптоаналізу та можливість побудови на їх основі постквантового алгоритму електронного цифрового підпису та інкапсуляції ключів.
У роботі наведено огляд та аналіз поточного стану стандартизації посткватової криптографії.Розвиток квантових комп'ютерів загрожує безпеці криптографічних алгоритмів, які застосовуються сьогодні.Щоб протистояти цій загрозі, була започаткована область постквантової криптографії.Але розгортання нових криптографічних систем потребує багато часу та зусиль.Таким чином, політики та власники систем повинні підготуватися.Наразі органи стандартизації продовжують стандартизувати протоколи, створені з використанням доквантових систем, які не витримають квантових атак.До таких протоколів доцільно застосовувати концепції гібридних систем (подвійне шифрування, подвійний KEM, подвійні підписи тощо).Однак цього немає в поточному плані.Тому рекомендується враховувати постквантову інтеграцію при розробці нових стандартів або оновленні існуючих.Ключові слова: постквантова криптографія; цифровий підпис; механізм встановлення ключа (KEM), квантовобезпечний Вступ.Криптографія є вирішальним інструментом для безпеки сучасного цифрового суспільства і використовується практично всюди.Розвиток квантових комп'ютерів загрожує безпеці криптографічних алгоритмів, які застосовуються сьогодні.Щоб протистояти цій загрозі, була започаткована область постквантової криптографії.Постквантова криптографія -це область криптографії, в якій системи вивчаються за припущення безпеки, що криптоаналітик має квантовий комп'ютер, тоді як користувач має бути звичайним користувачем сучасних систем без квантових можливостей.На даний момент існуючі квантові комп'ютери недостатньо великі, щоб становити загрозу сучасній криптографії.Однак розгортання нових криптографічних систем забирає багато часу та зусиль, і тому важливо мати заміни ще до того, як з'являться великі потужні квантові комп'ютери.Але як показує практика, просто взяти і замінити існуючі стандарти та протоколи на постквантові не так легко і є багато складнощів: необхідно визначити нові моделі безпеки, розробити нові методи доказів, тощо. Родини постквантових алгоритмівНаразі у світі триває кілька великих конкурсних процесів задля знаходження ефективних постквантових алгоритмів шифрування та підписів, основним з яких УДК 004.056.55
У сучасному світі, де квантові технології швидко розвиваються, традиційні криптографічні системи стикаються з серйозними викликами.Квантові обчислення здатні порушити основи сучасних криптографічних протоколів, таких як RSA і ECC, шляхом застосування алгоритмів, які можуть зламати ці системи за рекордно короткий час.Ця стаття присвячена аналізу впливу квантових технологій на криптографію, а також необхідності створення нових рішень для захисту інформації.Метою даного наукового дослідження є оцінка сучасного стану постквантової криптографії та виявлення нових підходів, які можуть забезпечити надійний захист інформації в умовах квантового прогресу.У роботі розглядаються такі напрямки, як криптографія на основі решіток, кодова криптографія, мультиваріантна криптографія та криптографія на основі хеш-функцій.Наукова і практична значущість цієї роботи полягає в тому, що вона допомагає зрозуміти виклики, які постають перед сучасною криптографією в умовах квантових обчислень, і пропонує можливі рішення для їх подолання.Методологія дослідження включає огляд літератури, аналіз існуючих криптографічних систем, а також оцінку їх стійкості до квантових атак.Основні результати роботи показують, що підходи на основі решіток та кодів мають високу стійкість до квантових атак і можуть бути використані для розробки нових криптографічних протоколів.Також було виявлено, що мультиваріантна криптографія, хоча і показує обіцяючи результати, потребує подальших досліджень для оптимізації продуктивності.Висновки дослідження підкреслюють важливість комплексного підходу до безпеки інформації в умовах квантового прогресу.Цінність проведеного дослідження полягає в його внеску у розвиток постквантової криптографії, оскільки воно не тільки визначає актуальні виклики, але й пропонує нові напрямки для майбутніх досліджень.Практичне значення підсумків роботи полягає в тому, що результати можуть бути використані для розробки безпечних інформаційних систем у контексті квантових загроз.Ключові слова: постквантова криптографія, інформаційна безпека, криптографія на основі решіток, кодова криптографія, мультиваріантна криптографія, квантові комп'ютери, криптографічні протоколи.Вступ.З розвитком квантових обчислень криптографія, яка є основою сучасної інформаційної безпеки, стикається з новими викликами.Сучасні криптографічні алгоритми, такі як RSA, DSA та алгоритми на основі еліптичних кривих, широко використовуються для захисту конфіденційних даних, онлайн-транзакцій та комунікацій в інтернеті.Вони забезпечують надійну безпеку завдяки складності факторизації великих чисел або вирішення дискретних логарифмів, що є обчислювально непосильними для класичних комп'ютерів.Проте з розвитком квантових обчислень постала загроза традиційним криптографічним методам, які вже кілька десятиліть використовуються для забезпечення інформаційної безпеки.Квантові комп'ютери використовують принципи квантової механіки, зокрема квантову суперпозицію та квантову заплутаність, завдяки яким вони можуть одночасно обробляти багато варіантів рішення задачі, що робить їх набагато швидшими для певних обчислювальних завдань, як, наприклад, факторизація великих чисел або пошук у великій базі даних.Потужність квантових комп'ютерів дозволяє зламати багато з існуючих криптосистем за допомогою алгоритмів Шора [1] та Гровера [2], що ставить
У роботі наведено та проаналізовано вплив квантових комп'ютерів на безпеку механізмів інкапсуляції ключів.Розглянуто сучасний стан постквантової криптографії та постквантових алгоритмів криптоаналізу.Розглянуто та проаналізовано сучасний стан процесу стандартизації постквантової криптографії для використання в перехідний період та зроблено висновок про відсутність альтернатив серед кандидатів для стандартизації серед механізмів інкапсуляції ключів.Розглянуто розвиток методів постквантового криптоаналізу та зменшення необхідної для їх реалізації квантових ресурсів.Зроблено висновок про необхідність обрання та використання механізмів інкапсуляції ключів з доступних варіантів, що задовольняють вимоги постквантової криптографії.У роботі наведено опис та досліджено безпеку механізму інкапсуляції ключів ДСТУ 8961:2019 у моделі випадкового оракула.Ключові слова: квантовий комп'ютер; постквантова криптографія; механізм інкапсуляції ключів
У статті здійснено комплексний огляд сучасного стану постквантової криптографії (PQC) та проаналізовано стратегічну необхідність міграції цифрової інфраструктури до нових криптографічних стандартів.Актуальність дослідження зумовлена загрозою, яку становлять потужні універсальні квантові комп'ютери, здатні ефективно реалізувати Алгоритм Шора для розв'язання математичних задач, на яких ґрунтується безпека домінуючих сьогодні алгоритмів з відкритим ключем (RSA, ECDSA).Особливо підкреслено концепцію «загрози зберігання» (SNDL), згідно з якою перехоплені сьогодні зашифровані дані можуть бути скомпрометовані у майбутньому.Проаналізовано основні напрямки PQC, включаючи криптографію на решітках (Lattice-based), кодових словах, хеш-функціях та багаточленах.Центральним елементом роботи є детальний аналіз та оцінка результатів процесу стандартизації NIST (США).У липні 2022 року NIST обрав перші стандарти, які стали основою для глобальної міграції: CRYSTALS-Kyber для ключового обміну (KEM) та CRYSTALS-Dilithium, FALCON, SPHINCS+ для цифрових підписів.Представлено порівняльну таблицю цих стандартизованих алгоритмів, що наочно демонструє критичні компроміси між продуктивністю (швидкість CPU-циклів), розмірами даних (ключі та підписи) та ступенем консервативності безпеки.Обговорено, як вибір конкретного алгоритму залежить від вимог цільової системи (висока пропускна здатність vs. обмежені ресурси чи довгострокова безпека).Виділено ключові інженерні та наукові проблеми, що залишаються невирішеними, зокрема, необхідність подальшого криптоаналізу нових математичних структур, забезпечення захисту від побічних каналів атак та розробка ефективних гібридних схем (поєднання класичних та PQC-алгоритмів) для плавного переходу.
Дана робота присвячена дослідженню викликів, які постають перед сучасною кібербезпекою у зв’язку з розвитком квантових обчислень. Розглядається вразливість традиційних алгоритмів шифрування, таких як RSA та ECC, перед алгоритмом Шора. Основна увага приділяється концепції постквантової криптографії (PQC) та аналізу нових математичних підходів, що здатні протистояти квантовим атакам. Досліджується необхідність своєчасного переходу на нові стандарти безпеки в інженерній практиці.