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.
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 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.
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.
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.
Magistrsko delo obravnava teoreticen pristop k razumevanju kvantnega racunalnistva in opisuje kvantni algoritem kot primer uporabnosti hitro se razvijajocega podrocja. Delo je razdeljeno na stiri dele. V prvem delu je podrobneje opisana matematicna podlaga, potrebna za razumevanje kvantnega racunanja, ki obsega kompleksna stevila, vektorske prostore in razsiritve ter linearne transformacije. Drugi del opisuje fizikalne osnove in temeljne definicije ter razlage kvantne mehanike, iz katere se razvija podrocje kvantnega racunalnistva. Kvantni mehaniki sledi poglavje kvantnega racunalnistva, v katerem so predstavljeni osnovni koncepti in elementi, s katerimi je možno graditi kvantne algoritme. Predstavljen je tudi model kvantnega racunanja, katerega se poslužujejo raziskovalci in razvijalci na podrocju odkrivanja novih kvantnih algoritmov. V zadnjem delu magistrske naloge je opisan Groverjev algoritem, eden izmed prvih kvantnih algoritmov, ki prikazuje uporabnost kvantnega racunalnistva v prihodnosti.
Ljudje premalo dajemo na varnost komunikacij in premalo vemo o njej. S skoraj vsemi vsakdanjimi opravili (na primer prijava na splet, telefonski klici) pustimo nekaj informacij, da so lahko dostopne komurkoli, ki ima interes izvedeti podatke o nasem zasebnem življenju, kar me je vzpodbudilo o razmisljanju, kako se izogniti prisluskovalcem oziroma kako ugotoviti, da je bilo sporocilo prestreženo.
Kvantno sifriranje omogoca varno komuniciranje, saj poteka prenos sifrirnega kljuca s pomocjo nedeljivega delca – fotona, kar pomeni, da bo vsak vdor oziroma prisluskovanje opazno.
V nalogi je opisano delovanje protokolov za kvantno izmenjavo kljuca ter njihovi zacetki, kateri segajo v zgodnje 20. stoletje. V osnovi jih je vecina izpeljana iz prvega najbolj ucinkovitega protokola BB84. Seveda so se pa ob hitrem napredku, pojavljale tudi pomanjkljivosti, katere so hekerji izkoristili. Ampak so stevilne slabosti odpravili in s tem dokazali, da je kvantna komunikacija trdna resitev za zascito telekomunikacij naslednje generacije, tako pri velikih gigantskih podjetjih, katere uporabljajo ogromne kolicine osebnih podatkov, kot tudi pri zasebnem klepetu s prijatelji.