A computação quântica ameaça a criptografia clássica, colcando em risco dados atuais e futuros. Como padrões pós-quânticos ainda estão em desenvolvimento, soluções híbridas (misturando algoritmos clássicos e pós-quânticos) são essenciais. Este artigo analisa algoritmos híbridos (ECDSA/Ed25519 + Falcon/Dilithium) para plataformas Java de certificados. Avaliamos o desempenho em geração de chaves, assinatura e verificação, propondo integração com o CZERTAINLY, um sistema aberto de gerenciamento de certificados.
A computação quântica ameaça a criptografia clássica, colcando em risco dados atuais e futuros. Como padrões pós-quânticos ainda estão em desenvolvimento, soluções híbridas (misturando algoritmos clássicos e pós-quânticos) são essenciais. Este artigo analisa algoritmos híbridos (ECDSA/Ed25519 + Falcon/Dilithium) para plataformas Java de certificados. Avaliamos o desempenho em geração de chaves, assinatura e verificação, propondo integração com o CZERTAINLY, um sistema aberto de gerenciamento de certificados.
Os algoritmos criptográficos pós-quânticos têm como premissa de segurança a dificuldade na resolução de problemas matemáticos que se conjecturam difíceis na computação quântica. O interesse em implantar esses algoritmos tem vindo a crescer por forma a que a informação esteja protegida contra ataques quânticos no futuro. O National Institute of Standards and Technology (NIST) tem, atualmente, aberto um concurso para a seleção de algoritmos criptográficos pós-quânticos [1]. Nesta dissertação estuda-se dois desses algoritmos, mais precisamente, os esquemas de assinatura digital qTESLA e Crystals-Dilithium, tendo como ferramenta principal, no que concerne à implementação não otimizada dos mesmos, o software SageMath. Embora o concurso da NIST seja um passo importante, é relevante que exista uma transição dos protocolos atuais para um novo modelo, integrando soluções híbridas. Nesse sentido, e tendo em vista uma melhor transição dos algoritmos clássicos, analisa-se a adaptação dos certificados à criptografia pós-quântica e faz-se a experimentação de certificados híbridos com os esquemas de assinatura já mencionados. Este trabalho foi desenvolvido em parceria com a Universidade do Minho e a Multicert.
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.
Resumo A criptografia clássica utiliza suposições de dificuldade computacional, como a fatoração de grandes números, para garantir segurança na comunicação. Tal uso pode ser comprometido por avanços de hardware ou software, como a implementação do algoritmo de Shor pela computação quântica. O trabalho em tela explora a segurança da criptografia quântica atrelada inteiramente às leis da mecânica quântica, em um contexto no qual busca-se gerar, de forma segura, chaves clássicas por meios quânticos com a Distribuição Quântica de Chaves para posterior uso em algoritmos como o one-time-pad. A pesquisa teve foco na QKD dependente de equipamentos, mais especificamente dentro da categoria de preparação e medição, contemplando implementações práticas do protocolo de seis estados feitas no IBM Quantum Experience platform. Explora-se cenários ideais, ruidosos, com e sem adversários, analisando os resultados através do QBER. O trabalho abrange ainda conceitos sobre os procedimentos de pós-processamento de reconciliação da informação e amplificação privada, mencionando eventuais ataques quânticos e suas contramedidas, citando a distribuição quântica de chaves independente de dispositivos como uma das possíveis abordagens de solução.
A segurança digital moderna apoia-se na criptografia assimétrica, com o algoritmo RSA-2048, baseado na fatoração de grandes números primos, sendo um pilar crucial para a proteção de dados sensíveis e transações financeiras globais (Rivest et al., 1978). No entanto, o avanço da computação quântica, que utiliza os princípios de superposição e emaranhamento, representa uma ameaça crescente, pois possibilita a execução do algoritmo de Shor, o que pode comprometer a segurança do RSA-2048 em um futuro incerto. Esse risco é ampliado pela ascensão da inteligência artificial, que não apenas fortalece as defesas, mas também potencializa ataques, como os baseados em aprendizado profundo para a identificação de vulnerabilidades (Goodfellow et al., 2016). Em resposta, o National Institute of Standards and Technology (NIST) tem conduzido a padronização de algoritmos pós-quânticos, como Kyber, Dilithium e SPHINCS+, para enfrentar esses desafios (NIST, 2023). Contudo, esses algoritmos enfrentam limitações, como o tamanho das chaves e a vulnerabilidade a ataques de canal lateral, exigindo validação contínua e auditorias rigorosas (Lizardi et al., 2022). O presente estudo, de natureza qualitativa e exploratória, examina o impacto da computação quântica e da inteligência artificial sobre o RSA-2048, abordando a urgência da migração para protocolos pós-quânticos. A análise discute os desafios técnicos, políticos e éticos dessa transição, projetando um futuro de vulnerabilidade potencial do RSA-2048 nas próximas décadas, condicionado ao avanço da computação quântica e à capacidade de adaptação das infraestruturas de segurança (Morris et al., 2022).
Nos dias atuais, os sistemas de criptografia e autenticação desempenham um papel fundamental em aplicações que envolvem a manipulação de informações sigilosas, tais como movimentações financeiras, comércio eletrônico, aplicações militares e proteção de arquivos digitais. A popularização do uso dos sistemas de criptografia e autenticação se deve, em grande parte, a descrição de esquema de criptografia por chave pública. A segurança de tais sistemas é baseada na intratabilidade computacional (clássica) de problemas da teoria dos números, como a fatoração em produtos de primos e o problema do logaritmo discreto. A partir da formulação da Mecânica Quântica, foram demonstrados algoritmos que, executados em um computador quântico e consumindo tempo e recursos polinomiais, são capazes de resolver tais problemas. A construção de um computador quântico inviabilizaria, portanto, o uso de sistemas de criptografia e autenticação por chave pública. Nesta dissertação é discutido o problema da autenticação quântica de mensagens clássicas. É proposto um protocolo híbrido que alcança segurança incondicional, mesmo que um criptoanalista disponha de recursos computacionais infinitos, sejam eles clássicos ou quânticos. Através de uma prova matemática formal, é mostrado que o nível de segurança pode ser feito tão alto quanto desejado. Tal segurança é-garantida pelos princípios fundamentais da mecânica quântica.