Kvantni računalniki obetajo omogočiti izračune, ki jim niso kos niti današnji najmočnejši super računalniki. Razvoj kvantnih računalnikov in algoritmov pa bo tudi dosegel razvojno stopnjo, ko obstoječi varnostni mehanizmi ne bodo več nudili zaščite podatkov in digitalnega zaupanja. Pričakujemo, da se bomo v obdobju tranzicije s tradicionalnih asimetričnih kriptografskih algoritmov (RSA in ECC) na post-kvantne algoritme posluževali tako imenovanih »hibridnih rešitev«, torej rešitev, ki hkrati podpirajo klasično in post-kvantno kriptografijo. V prispevku se bomo osredotočili na hibridne digitalne certifikate in bomo prikazali, kako lahko integriramo post-kvantne algoritme v x509 format digitalnih certifikatov.
Kvantni računalniki obetajo omogočiti izračune, ki jim niso kos niti današnji najmočnejši super računalniki. Razvoj kvantnih računalnikov in algoritmov pa bo tudi dosegel razvojno stopnjo, ko obstoječi varnostni mehanizmi ne bodo več nudili zaščite podatkov in digitalnega zaupanja. Pričakujemo, da se bomo v obdobju tranzicije s tradicionalnih asimetričnih kriptografskih algoritmov (RSA in ECC) na post-kvantne algoritme posluževali tako imenovanih »hibridnih rešitev«, torej rešitev, ki hkrati podpirajo klasično in post-kvantno kriptografijo. V prispevku se bomo osredotočili na hibridne digitalne certifikate in bomo prikazali, kako lahko integriramo post-kvantne algoritme v x509 format digitalnih certifikatov.
Razvoj kvantnega računalnika napreduje tako hitro, da čeprav kriptografsko signifikanten kvantni računalnik še ne obstaja in ga po najbolj optimističnih napovedih lahko pričakujemo komaj čez kakšno desetletje, je že potrebna zamenjava določenihranljivih kriptografskih gradnikov, ki se danes uporabljajo za varovanje podatkov. Ta prispevek je namenjen pregledu mehanizmov za inkapsulacijo ključa (KEM), ki so kvantno varni algoritmi za dogovor o šifrirnih ključih. V prispevku se bomo dotaknili nevarnosti kvantnih računalnikov za tradicionalno kriptografijo, predstavili splošno delovanje algoritmov KEM ter specifične rešitve, za katere bomo predstavili njihove varnostne lastnosti ter izvedli analizo učinkovitosti oz. hitrosti njihovega delovanja. Na koncu bomo predstavili še nekaj primerov uporabe algoritmov KEM oz. hibridnih rešitev, ki združujejo tradicionalno in post-kvantno kriptografijo v pogosto uporabljenih protokolih.
Razvoj kvantnega računalnika napreduje tako hitro, da čeprav kriptografsko signifikanten kvantni računalnik še ne obstaja in ga po najbolj optimističnih napovedih lahko pričakujemo komaj čez kakšno desetletje, je že potrebna zamenjava določenihranljivih kriptografskih gradnikov, ki se danes uporabljajo za varovanje podatkov. Ta prispevek je namenjen pregledu mehanizmov za inkapsulacijo ključa (KEM), ki so kvantno varni algoritmi za dogovor o šifrirnih ključih. V prispevku se bomo dotaknili nevarnosti kvantnih računalnikov za tradicionalno kriptografijo, predstavili splošno delovanje algoritmov KEM ter specifične rešitve, za katere bomo predstavili njihove varnostne lastnosti ter izvedli analizo učinkovitosti oz. hitrosti njihovega delovanja. Na koncu bomo predstavili še nekaj primerov uporabe algoritmov KEM oz. hibridnih rešitev, ki združujejo tradicionalno in post-kvantno kriptografijo v pogosto uporabljenih protokolih.
V magistrski nalogi je predstavljen problem, ki ga kvantno racunalnistvo prinese v sodobno kriptografijo. Predstavljen je model kvantnega racunalnika, ki temelji na kvantni teoriji, razložena je kvantna teorija, pojem kubita, kot bistven pojav kodiranja informacij s kvantnimi racunalniki, osnovne kvantne kriptografije in koncepti sodobne kriptografije s poudarkom na najbolj priljubljenih asimetricnih algoritmih sifriranja. Razložene in analizirane so paradigme post-kvantnih asimetricnih sifrirnih algoritmov, implementiranih v okvir projekta Open Quantum Safe, njihova ucinkovitost je primerljiva z najbolj popularnimi sodobnimi algoritmi. Za primerjavo ucinkovitosti je narejen test casovne in komunikacijske zahtevnosti izbranih algoritmov. Rezultati so prikazani graficno in opisno. Rezultati eksperimenta so pokazali, da obstaja ucinkovita kvantno odporna alternativa obstojecim asimetricnim sifrirnim algoritmom. Kvantni racunalniki, ne kot evolucija klasicnih, ampak kot popolnoma nova vrsta racunalnika, predstavljajo novo, fascinantno poglavje v racunalnistvu, ki se se mora razkriti.
Razvoj kvantnega računalnika napreduje tako hitro, da čeprav kriptografsko signifikanten kvantni računalnik še ne obstaja in ga po najbolj optimističnih napovedih lahko pričakujemo komaj čez kakšno desetletje, je že potrebna zamenjava določenih ranljivih kriptografskih gradnikov, ki se danes uporabljajo za varovanje podatkov.Ta prispevek je namenjen pregledu mehanizmov za inkapsulacijo ključa (KEM), ki so kvantno varni algoritmi za dogovor o šifrirnih ključih.V prispevku se bomo dotaknili nevarnosti kvantnih računalnikov za tradicionalno kriptografijo, predstavili splošno delovanje algoritmov KEM ter specifične rešitve, za katere bomo predstavili njihove varnostne lastnosti ter izvedli analizo učinkovitosti oz.hitrosti njihovega delovanja.Na koncu bomo predstavili še nekaj primerov uporabe algoritmov KEM oz.hibridnih rešitev, ki združujejo tradicionalno in post-kvantno kriptografijo v pogosto uporabljenih protokolih.
Izvleček: V magistrskem delu je opisana uporaba kvantnih algoritmov v kriptoanalizi bločnih šifer, ki se opirajo na Feistelovo omrežje ali na zamenjalno-permutacijsko strukturo (SPN).V delu analiziramo več dobro poznanih kvantnih algoritmov, med katere spadajo Simonov, Groverjev, Berstein-Vaziranijev ter Kuperbergov algoritem.Preučena je njihova časovna zahtevnost, ki jo primerjamo z zahtevnostjo dotičnih klasičnih algoritmov.Za omenjene algoritme je podanih več aplikacij v kriptoanalizi nekaterih enkripcijskih shem, kot so npr.Even-Mansourjeva konstrukcija, FX konstrukcija ter številne Feistelove šifre.Utemeljeno je, da so kvantni napadi, ki temeljijo na kombinaciji Simonovega in Groverjevega algoritma pogosto uspešni v primeru Feistelovega omrežja, medtem ko so šifre, ki temeljijo na SPN strukturi, dovolj odporne na njih.To še posebej velja za šifre tipa AES.Orodja, ki jih v magistrskem delu uporabimo, slonijo na dobro poznanih razultatih iz linearne algebre in kvantnega računalništva.Ker je post-kvantna kriptoanaliza bločnih šifer šele v povojih, zaklučimo, da je potrebno kvantno varnost bločnih šifer ponovno evalvirati.Višnjić D. On Applications of Quantum Algorithms in Cryptanalysis of Block Ciphers.
"Uporedo sa razvojem tajnosti podataka razvijaju se i sredstva i si-stemi koji bi tu tajnost trebalo da omoguće. Trenutno su u najmasovni-joj upotrebi klasični kriptografski sistemi i kriptografski sistemi sa jav-nim ključevima. Međutim, nijedan od tih sistema ne omogućava reše-nje čuvene „kvake 22“ kriptografije. Zahvaljujući intenzivnom razvoju kvantne mehanike, u poslednjih tridesetak godina pojavila se potpuno nova vrsta kriptografije – kvantna kriptografija. Njen najveći doprinos je u mogućnosti otkrivanja prisluškivanja ko-munikacionog kanala od treće osobe. Postavlja se pitanje: da li je to zaista tako? Postavlja se i pitanje, ako je kvantna kriptografija toliko dobra, zašto nije u širokoj upotrebi? Cilj ovog rada jeste da se sa jedne strane definišu osnovni mehanizmi kvantne kriptografije IP protokola, a sa druge strane da se ukaže i na nedostatke, i to kako na one vezane za mogućnosti da-našnjih uređaja tako i na bezbednosne nedostatke u protokolima."