Redes veiculares viabilizam diversas aplicações importantes, como direção autônoma e prevenção de acidentes de tráfego, as quais exigem um alto nível de segurança nas comunicações. No entanto, para se comunicarem de forma protegida, essas redes se apoiam em algoritmos criptográficos vulneráveis a ataques dos futuros computadores quânticos, o que exige a adoção de alternativas mais seguras. Entretanto, os algoritmos de criptografia pós-quântica já padronizados têm se mostrado incompatíveis com as rigorosas exigências de latência impostas por tais redes, dificultando sua adoção. Nesse trabalho, identificamos alguns dos principais desafios em aberto na área, a partir da análise de padrões estabelecidos e trabalhos recentes, e apresentamos oportunidades de pesquisa para a superação dos mesmos.
Redes veiculares viabilizam diversas aplicações importantes, como direção autônoma e prevenção de acidentes de tráfego, as quais exigem um alto nível de segurança nas comunicações. No entanto, para se comunicarem de forma protegida, essas redes se apoiam em algoritmos criptográficos vulneráveis a ataques dos futuros computadores quânticos, o que exige a adoção de alternativas mais seguras. Entretanto, os algoritmos de criptografia pós-quântica já padronizados têm se mostrado incompatíveis com as rigorosas exigências de latência impostas por tais redes, dificultando sua adoção. Nesse trabalho, identificamos alguns dos principais desafios em aberto na área, a partir da análise de padrões estabelecidos e trabalhos recentes, e apresentamos oportunidades de pesquisa para a superação dos mesmos.
O trabalho apresenta um possível cenário que se instaurará imediatamente após o advento da construção, para utilização em ambiente produtivo, de computadores baseados na arquitetura quântica. Discute-se a segurança dos algoritmos criptográficos assimétricos, baseados na teoria dos números ou em curvas elípticas, perante o alto poder de processamento proporcionado por este novo paradigma computacional. O momento analisado compreende o intervalo de tempo que se dará após a construção, de fato, do computador quântico. Provavelmente, será realizado por alguma superpotência econômica que hoje já investe no desenvolvimento do computador quântico, com custos de pesquisa e manutenção muito elevados para os padrões de países em desenvolvimento, tornando o uso da capacidade de processamento deste computador um excelente ponto forte alavancador de oportunidades. Versão publicada na Revista Processando o Saber:https://www.fatecpg.edu.br/revista/index.php/ps/article/view/77
A evolução das tecnologias da informação e comunicação tem impactado significativamente os processos eleitorais, impulsionando a adoção de sistemas eletrônicos de votação. A proteçãodosdadosnessecontextodependeamplamentedousodacriptografia.Noentanto, a segurança desses sistemas é uma preocupação crescente, especialmente diante do avanço da computação quântica, que ameaça os algoritmos criptográficos clássicos. Nesse cenário, este trabalho propõe utilizar algoritmos resilientes a ataques quânticos para garantir os requisitos de autenticidade, confidencialidade, integridade e anonimato durante as fases de votação e apuração de um sistema de votação online. Para verificar a viabilidade dessa proposta, são analisadas diferentes abordagens criptográficas, incluindo esquemas de criptografia homomórfica, funções de hash e assinaturas digitais. Além disso, é realizada uma simulação computacional para avaliar o desempenho dos algoritmos utilizados e sua aplicabilidade em eleições de grande escala. Os resultados obtidos demonstram que a solução proposta pode atender as demandas de segurança pós-quântica, preservando a confiabilidade e a transparência do processo eleitoral. Dessa forma, este estudo contribui para o avanço de novas abordagens criptográficas que garantam a segurança do voto eletrônico diante da iminente evolução dos computadores quânticos.
Este estudo investigou os principais desafios, avanços e aplicações da computação quântica, focando no impacto em áreas como segurança digital, inteligência artificial e simulação de materiais. O objetivo geral foi analisar como a computação quântica pode transformar essas áreas e quais obstáculos técnicos e teóricos precisam ser superados para a implementação em larga escala. A pesquisa adotou uma abordagem qualitativa, sendo de caráter bibliográfico, com análise de artigos, livros e dissertações recentes que abordam a computação quântica e suas possíveis aplicações. Os resultados revelaram que a computação quântica apresenta um grande potencial para revolucionar a segurança digital, ao oferecer novas formas de criptografia resistentes a ataques de computadores clássicos. Além disso, demonstrou que a computação quântica pode acelerar algoritmos de aprendizado de máquina e otimização em inteligência artificial. Em relação à física de materiais, os avanços observados podem impulsionar a descoberta de novos materiais e fármacos, com aplicações significativas nas indústrias química e farmacêutica. No entanto, desafios técnicos como a estabilidade dos qubits, a correção de erros quânticos e a escalabilidade dos sistemas ainda precisam ser superados. As considerações finais apontaram que a computação quântica tem um grande potencial transformador, mas que estudos são necessários, em especial no que diz respeito ao desenvolvimento de hardware, software e à integração com outras tecnologias emergentes.
A Comunicação entre dispositivos quânticos vem avançando em direção a redes de topologias complexas e de longa distâncias. No entanto, limitações intrínsecas dos sinais quânticos fazem com que eles não possam ser replicados ou amplificados, dificultando a adoção das técnicas tradicionais de roteamento. Além disso, a heterogeneidade de tecnologias e diferentes implementações de hardware, e a falta de um modelo de pilha de rede de Internet bem definido abrem diversos desafios para se realizar plenamente a comunicação entre dispositivos quânticos. Assim, este artigo apresenta os principais desafios no desenvolvimento de algoritmos e protocolos de roteamento para redes quânticas e discute possíveis alternativas que estão sendo desenvolvidas.
Com a possível chegada do primeiro computador quântico operacional que poderá quebrar a segurança de algoritmos criptográficos assimétricos tradicionais, as entidades responsáveis por promover a segurança de dados têm se mobilizado a oferecer uma resposta para tal advento. Existem diversas propostas para um novo padrão de criptografia pós-quântica, cada uma baseada em um método matemático diferente. Este trabalho avalia as principais propostas que participam da segunda rodada do Processo de Padronização Criptográfica Pós-Quântica do NIST, apresentando as performances de umas em relação às outras. O objetivo deste artigo é ajudar usuários a fazer uma escolha mais informada.
Sistemas criptográficos clássicos, como o RSA e o ElGamal, mostraram ser vulneráveis na presença de um computador quântico suficientemente poderoso. Dada esta descoberta, a comunidade científica focou a sua atenção no desenvolvimento e estudo de alternativas imunes a arquiteturas quânticas. Sistemas baseados em treliças são um dos criptossistemas que se provou serem resistentes a ataques por parte de computadores quânticos. Estes criptossistemas baseiam a sua segurança em problemas matemáticos duros, como o Problema do Vetor mais Curto (Shortest Vector Problem, SVP), Problema do Vetor mais Próximo (Closest Vector Problem, CVP), e outros. Assim sendo, o estudo de algoritmos desenhados para resolver estes problemas -- também conhecidos como ataques -- é de extrema importância, com o objetivo de os entender melhor, e por forma a melhor selecionar os parâmetros de construção destes criptossistemas. O foco desta dissertação é um tipo específico de ataque: algoritmos baseados em célula de Voronoi, que são frequentemente mencionados na literatura como sendo impráticos, mas que têm sido alvo de muito pouca pesquisa, especialmente quando comparados com outros tipos. Nesta dissertação, várias otimizações para um algoritmo baseado em célula de Voronoi são propostas, com o objetivo de reduzir tanto o tempo de execução, como os requisitos de memória das implementações. De modo a aproveitar todo o poder computacional disponível nos computadores modernos, versões paralelas em CPU, GPU e heterogénea CPU + GPU são propostas, apresentando ganhos lineares no primeiro caso (e algum benefício com Hyper-Threading), e reportando ganhos de 13.37x e 15.03x, para as versões GPU e heterogénea, respetivamente, quando comparadas com a versão sequencial base em CPU. Adicionalmente, diversas variantes heurísticas com implementações paralelas em CPU são propostas, com o intuito de acelerar a computação da solução do SVP, com a melhor estratégia de "poda" desenvolvida a alcançar ganhos até 256.51x, usando 8 threads (quando comparada com a versão sequencial base em CPU), calculando a solução correta para 99.84% das bases testadas. Finalmente, conduzida no âmbito desta dissertação, a integração de todo o trabalho na biblioteca Lattice Unified Set of Algorithms (LUSA) -- um projeto que ambiciona disponibilizar acesso público a uma coleção de implementações rápidas e fáceis de utilizar, de algoritmos relacionados com treliças. Os resultados obtidos nesta dissertação mostram, ainda que longe das dimensões do estado da arte, que é possível acelerar imensamente um algoritmo baseado em célula de Voronoi, mantendo taxas de sucesso extremamente elevadas.