Napról-napra, de legalábbis évről-évre egyre közelebb kerülünk ahhoz a pillanathoz, hogy egy, a mai informatikai, kriptográfiai rendszereket feltörni képes kvantumszámítógép megszülessen – ez az úgynevezett Q-day (Q-nap). De vajon mikor jön el ez a pillanat? Ez persze több tényezőtől is függ – mennyire régi, milyen biztonsági, védelmi szinttel rendelkező rendszerről beszélünk, illetve hogy mikor készül el egy kellően erős (elegendő Q-bittel rendelkező) kvantumszámítógép. De egy biztos: ez a következő években meg fog történni, és egyre több ma működő rendszert fog érinteni.
Amikor a feltörhetetlen titkosítások is sebezhetővé válnak
A probléma kellően összetett és több rétege is van. A legmélyebb, matematikai és kriptográfiai szint persze elég magától értetődő. A ma már évtizedek óta használt aszimmetrikus kulcsú kriptográfia, mint az RSA, ECC (elliptikus görbék) olyan matematikai alapú védelmet nyújtanak a tikosításokhoz, digitális aláírásokhoz, amelyek feltörése a jelenlegi számítógépek számára brute-force próbálkozással évmilliókig tartana. Ez egyrészről nagyon jó hír, hiszen ezért működnek biztonságosan jelenlegi informatikai rendszereink, ezért tudunk ma hitelesen digitálisan aláírni, illetve egy biztonságos kulcscserét lefolytatni két ismeretlen fél között. Másrészről viszont rossz hír, hogy ez már nem sokáig lesz így, hiszen ezen kriptográfiai primitívek feltörésére elméletben már most is léteznek algoritmusok (Shor-algoritmus), a gyakorlatban azonban egy kellően erős kvantumszámítógépre lenne szükség, ami viszont még nem létezik. De amint elkészül, a jelenleg használt titkosítások, aláírások nagy része törhetővé válik.
Már létezik a védelem, de az átállás korántsem egyszerű
Tehát ma még biztonságban érezhetjük magunkat és adatainak, de vajon meddig? A jó hír, hogy már ma is léteznek kvantum-rezisztens illetve poszt-kvantum (PQC) kriptográfiai primitívek és implementációk, melyek a mai tudásunk szerint teljes védelmet nyújtanak a kvantumszámítógépek ellen is. Ezek különböző matematikai megoldásokra épülnek, mint a rácsalapú, hash-alapú, kódalapú kriptográfia, amelyek feltörése még kvantumszámítógéppel is lehetetlen lenne. Ezek a NIST (National Institute of Standards and Technology) által már elfogadott vagy elfogadás alatt álló algoritmusok, és már ma is több implementáció létezik hozzájuk, de természetesen az igazi próbatétel akkor jön el számukra, amikor már éles kvantumszámítógépek fogják izzasztani a titkosításokat.
Tehát egyik oldalról megnyugodhatunk, hiszen az elméleti és hamarosan a gyakorlati megoldások is készen állnak a használatra. A probléma csak az, hogy a mai rendszerek kellően összetettek, monolitikusak, biztonsági szempontból kitettek. Ezek védelmi rendszerei nem cserélhetők le egyik napról a másikra, így az üzleti szempont is kiemelten fontos, hogy milyen adatokat, rendszereket védünk, mekkora azok értéke, és vajon átalakítható-e a rendszer úgy, hogy az meg is érje, vagy egy teljesen új építése perspektivikusabb? Ezek mind fontos kérdések, hiszen óriási különbség van egy régi rendszer biztonsági réseinek foltozása, védelmi vonalainak teljes átalakítása és egy új rendszer tervezése között.
A hackerek már ma gyűjthetik az adatokat, amelyeket később törnek fel
Egy további aspektus, hogy mennyire sürgős, fontos ez az átállás, illetve hogy már most is kellene-e védeni ezeket az adatokat, kommunikációkat a jövő kvantumszámítógépei ellen. A már említett jelenlegi kriptográfiai primitívek védik manapság az online interakciókat, ahol a publikus interneten keresztül kommunikálunk. Ez elengedhetetlen, hiszen e nélkül nem tudnánk biztonságosan böngészni, online bankolni vagy bizalmas üzenetet küldeni egymásnak. Ennél a pontnál pedig felmerül a kérdés, hogy mennyire bizalmasak a jelenleg megosztott adatok, és vajon mennyi ideig szükséges védeni azokat.
Ez azért nagyon fontos aspektus, mert sok csalárd szereplő készül már a jövőbeli kvantumszámítógépek létrejöttére, amivel nem csak az akkor titkosított adatok, hanem természetesen a korábban titkosítottak is feltörhetők lesznek. Így egy mai internetes kommunikáció tartalma bizonyosan visszafejthető lesz. A kérdés már csak az, hogy ennek a jövőben lesz-e értéke és mennyi. Ezt hívják “harvest now, decrypt later” technikának, melynek lényege, hogy bizonyos entitások hatalmas erőforrásokkal mentik le ma is az internet publikus, de titkosított forgalmát, abban reménykedve, hogy évekkel később azt egy kvantumszámítógéppel visszafejtve értékes információra lelnek.
Nem minden adat ér ugyanannyit a jövő hackereinek
Ez a probléma könnyen szemléltethető jellemző use-case-ekkel. Egyrészről nyilván az internetes forgalom nagy része nem rejt magában nagy biztonsági kockázatot – például az, hogy mondjuk valaki 10 évvel ezelőtt milyen oldalt böngészett, de akár már ez is jelenthet bizalmassági problémákat a személyi adatok védelmét illetően. Vannak természetesen nagyon bizalmas kommunikációk, mint például az online bankolás, tőzsdei kereskedés, kriptovaluta tranzakciók.
Viszont a jó hír ezekkel kapcsolatban, hogy a jövőben nagyjából semmilyen értelmezhető és értékes információt nem tartalmaznak, amivel vissza lehetne élni. Gondoljunk csak bele: egy rövid ideig érvényes banki belépő, egy évekkel ezelőtti tőzsdei kereskedési adat vagy egy kriptovaluta váltása, ami több ezer blokkal ezelőtt ment végbe, már nem releváns és értékes információ nemhogy évekkel, de néha percekkel, napokkal később. És természetesen vannak olyan szigorúan bizalmas adatok, amelyek nagyon hosszú ideig, akár végtelen ideig is titkosak, így kitudódásuk óriási biztonsági kockázatot jelent.
Magyar fejlesztés akadályozhatja meg a bizalmas adatok idő előtti kiszivárgását
Ezekkel a döntési dilemmákkal nézett szembe a poszt-kvantum kriptográfiával foglalkozó CryptoSoft Kft. is, amikor a QTLE – Quantum Time Lock Encryption (kvantumbiztos időzáras rejtjelezés) megoldásukat fejlesztették. Ez a DeepTech megoldás kitartó, éveken át tartó kutatás és fejlesztés eredménye, egy komplex kriptográfiai megoldás adatok titkosítására oly módon, hogy idő előtt senki, még a címzett se tudja felbontani azt.
A probléma onnan indult, hogy rengeteg olyan mai központosított rendszer van, ahol a központi szereplő a felhasználók tudta nélkül vissza tud élni a beküldött bizalmas információkkal, adatokkal. Például egy közbeszerzésen a benyújtott határidőig beérkeznek az ajánlatok, de semmi sem gátolja meg, hogy a kiíró azt idő előtt, észrevétlenül fel ne bontsa, és mondjuk egy harmadik féllel összejátszva beadjon egy jobb, adott esetben olcsóbb ajánlatot. De ugyanez a helyzet bizonyos típusú aukcióknál illetve fogadásoknál is. A központi szereplő vissza tud élni a felhasználók beküldött bizalmas adataival.
Blokklánc és időzáras titkosítás: így működik a technológia
Erre a problémára ad megoldást az időzáras rejtjelezés, melyben a fejlesztők kliens oldali titkosítást kombinálnak blokklánc alapú elosztott kulcskezeléssel. Ebben a megoldásban így a bizalmas információ még a felhasználó eszközén titkosításra kerül, majd pedig az annak felbontásához szükséges információ egy konzorciális blokklánc rendszer csomópontjaihoz kerül, amik a megadott okosszerződés logikája és szabályai szerint, például a megadott időben teszik lehetővé a feloldó kulcs előállását, amivel így a címzett, például a pályázat kiírója fel tudja bontani a titkosított tartalmat.
Ez az eljárás így univerzálisan megoldást nyújt különböző szakterületeken arra a problémára, ha egy bizalmas információt már korábban meg kell osztanunk egy másik féllel, de a rendszernek és a folyamatnak garantálnia kell, hogy az a megadott idő előtt vagy megadott feltételek teljesüléséig nem tud hozzáférni.
A tengerentúli terjeszkedés új kihívás elé állította a magyar fejlesztőket
A CryptoSoft csapata éveken keresztül tökéletesítette a megoldást, mielőtt felmerült a kvantumszámítógépes problémakör. Az amerikai piacon történő terjeszkedés közben merült fel az a kérdés az érdeklődők részéről, hogy a kész megvalósítás mennyire lenne védett kvantumszámítógépekkel szemben. Ez egy nagyon releváns kérdés volt, hiszen egyrészről a használt kriptográfiai primitívek, implementációk és a teljes folyamat tekintetében is meg kellett bizonyosodni róla, hogy mennyire lenne sérülékeny kvantumszámítógépekkel szemben, továbbá az a kérdés is felmerült, hogy szükséges lenne-e már ma ez a plusz védelem a jövőbeli törésekkel szemben.
Erre a válasz egyrészről az attól függ, másrészről az egyértelmű igen volt. Hiszen ha belegondolunk, ez abszolút a használati esettől függ, az említett esetekben ma is nyugodtan használható lenne a rendszer, hiszen egy közbeszerzés vagy aukció nem tart évekig, ami után azok tartalma publikussá válik, egy meccsre történő fogadás részletei pedig a meccs után azonnal érvényüket vesztik. Ugyanakkor például egy az USA-ban szigorúan bizalmas dokumentum titkosítása már egyértelműen olyan példa, ahol már ma a megfelelő védelemmel kell rendelkezni, hiszen ha több évtizedre titkosítunk egy bizalmas információt, azt nem tehetjük ki annak, hogy időközben egy megfelelően erős kvantumszámítógép azt feltörje. Így lett a megoldás következő változata a kvantumbiztos időzáras rejtjelezés.
“A CryptoSoft-nál évek óta foglalkozunk poszt-kvatum kriptográfiai megoldásokkal és azok integrálásával új és már meglévő rendszerekbe, hiszen ez a döntési kényszer nálunk idejekorán eljött a megoldás működési mechanizmusából fakadóan. Viszont ahogy egyre közeledünk a Q-naphoz, mindenkinek fel kell készülnie, illetve fel kell készítenie saját rendszerét a már mostani vagy jövőbeli támadásokra!” – jegyezte meg a CryptoSoft Kft. technológiai igazgatója, Savci Tamás.
A Q-nap nem biztos, hogy szalagcím lesz – lehet, hogy csak utólag értesülünk róla
A CryptoSoft ügyvezető igazgatója, Hellner Gábor nemrég vett részt a washingtoni D.C. Fintech Week-en, ahol többek között előadások és panelbeszélgetések voltak a World Bank-ban és az Amazon irodájában is, melyek során kiemelt téma volt a kvanumbiztonság és ez a bizonyos Q-day. A megszólalók több aspektusból is megvilágították a kérdést. Egyrészről volt, aki óvatosabban állt hozzá a témához, és magához a vakcinázáshoz hasonlította a kvantumrezisztens átállást, mondván, hogy tudják, hogy szükségük van rá, de bizonyos “mellékhatások” is felléphetnek, így maximálisan fel vannak készülve az átalakításokra, de azt csak akkor hajtják végre, amikor már elengedhetetlennek tartják.
Mások egyenesen nemzetbiztonsági kockázatnak nevezték a kvantumrezisztencia hiányát, azzal érvelve, hogy ha egy ellenséges entitás hamarabb épít kvantumszámítógépet, arról nem fog szólni, hanem titokban törni kezdi a világ fontos rendszereit és a Q-nap nem úgy jön el, hogy szalagcím lesz belőle a híradóban, hanem utólag tudjuk majd meg, amikor már baj van. Mindenesetre abban maximális konszenzus volt a résztvevők között, hogy a Q-nap el fog jönni és hogy közeleg, úgyhogy mindenkinek ajánlott időben felkészülnie rá.
“Érdekes volt látni, hogy az USA milyen előrelátóan, mondhatni védelmi szinten foglalkozik a kvantumszámítógépek problémájával, hiszen valóban az egész világot érintő globális fenyegetettségről beszélünk a közeljövőben. Viszont azt igencsak megnyugtató volt hallani, hogy az Egyesült Államok mennyire élen jár ebben, és úgy tűnik, hogy ők maximálisan fel lesznek készülve, amikor eljön a Q-nap. Az viszont egy jó kérdés, hogy a többi ország vajon hol fog tartani ekkor.” – jegyezte meg a CryptoSoft Kft. ügyvezető igazgatója, Hellner Gábor.
(Címlapkép: Depositphotos)
Szólj hozzá