Современная электроника №2/2023

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 10 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 2 / 2023 сегодня , заключается в том , что спец - службы разных стран стараются соби - рать максимальное количество зашиф - рованной информации в надежде на то , что её будет можно расшифровать в будущем при проявлении соответству - ющих технологий [40]. Поэтому целесообразно пытаться максимально обезопасить закрытую информацию уже сегодня , используя новейшие разработки . Один из лиде - ров в этой области – фирма «XSOC CORP» – предлагает различные вари - анты расширяемых криптосистем «Quantum-Safe» и симметричные транспортные ключи шифрования . Основное преимущество продукции этой фирмы заключается в том , что модернизация устаревших систем реа - лизуется без необходимости их замены при полном сохранении защищаемых данных . В качестве примера можно привести надёжную защиту , которую «XSOC CORP» предлагает от уязвимо - сти Apache Log4j, ставшей причиной серии массовых атак на веб - серверы по всему миру на протяжении дека - бря 2021 года ( рис . 6) [41]. Основная задача « постквантовой криптографии » заключается в созда - нии коммерчески доступных кванто - во - устойчивых алгоритмов с открытым ключом , предназначенных для широ - кого пользования [42]. В Европе это направление раз - вивается в проекте «Quantum Safe Cryptography» под эгидой ETSI ( Евро - пейский Институт Стандартов и Теле - коммуникаций ) [43]. В США проблемы криптобезопасно - сти курирует Национальный институт стандартов и технологий США (NIST). Эта организация в настоящее время занимается разработкой и утверждени - ем стандартов постквантовой крипто - графии . С этой целью в 2016 году NIST объявил открытый конкурс на новый « постквантовый » стандарт шифро - вания . В первом туре этого конкурса , который завершился в 2017 году , при - няло участие 69 фирм и университе - тов из разных стран мира . В настоящее время развиваются два наиболее общих направления пост - квантовой криптографии . Одно из этих направлений связано с модернизаци - ей старых систем и адаптации новых разработок в существующие системы безопасности . Для реальных разрабо - ток рекомендуется использовать сим - метричные алгоритмы при условии больших размеров ключей . В этом пла - не можно отметить криптографические алгоритмы с удвоенным размером клю - ча и различного рода хэш - функциями [44]. Основная тенденция этих разра - боток связана как с переходом ко всё более длинным симметричным клю - чам , так и с увеличением самой длины ключей RSA. Например , при обычном использовании AES-128 необходимо 3072 бита для эквивалентной надёж - ности ключей RSA. Протокол AES-256 требует уже ключ RSA длиной 15 КБ . В рамках изучения возможностей при - менения хэш - функций для систем PQC перспективным представляется спе - циальное оборудование , включающее хэш - сигнатуру с сохранением состоя - ния для встроенного ПО (stateful hash signatures for firmware) [45]. В качестве ещё одного примера мож - но привести работы по модернизации ключей «KEMS – key encapsulation mechanisms», позволяющие адапти - ровать классические алгоритмы для квантовых вычислителей . Например , немецкие математики из университе - та «Technische Universität Darmstad» работают с моделями гибридных про - токолов обмена ключами с проверкой подлинности . Для точного определе - ния различных квантовых сценариев вводится понятие безопасности для самих ключевых механизмов инкапсу - ляции (KEMS). Кроме того , предлагает - ся метод построения гибридных KEMS для обмена ключами в TLS 1.3 [46]. Второе направление непосредствен - но связано с квантовыми технологи - ями . В первую очередь в этом классе следует отметить работы по генера - ции и распределению квантовых клю - чей . Основная идея здесь заключается в использовании квантовых компью - теров для генерации случайных клю - чей . Метод «Quantum Key Distribution – QKD» предназначен для создания и распределения симметричных крип - тографических ключей между двумя отдельными пользователями . Такой подход обеспечивает безопасность уда - лённого согласования ключей , которое невозможно перехватить без обнаруже - ния пользователями . В этой области много оригинальных новых идей . Так , в работе [47] предложено независимое от измеряющего устройства квантовое распределение ключей (measurement device independent quantum key disctribution – MDI-QKD). Эффектив - ность метода была подтверждена лабо - раторными и полевыми испытаниями . Подробный анализ сетей QKD, про - токолов маршрутизации , сигнализа - ции и методов моделирования при - ведён в обзоре [48]. Интерес представляют также вариан - ты защиты с использованием квантовых состояний , нейтрализующие друг дру - га . Принцип этого метода заключается в том , чтобы создать средства , затрудня - ющие сам процесс квантовых вычисле - ний , вызывая необходимость отменять результаты манипуляций и делать бес - конечные повторные расчёты [49]. В качестве меры противодействия CRQC рассматриваются и такие нетра - диционные схемы , как , например , шифр Вернама с передачей ключей с помощью запутанных фотонов , рас - пределение фотонных ключей (Photon Key Distribution – PKD) и другие мето - ды симметричного шифрования [50]. Учитывая важность проблемы , иссле - дованиям по направлению post-quantum cryptography (PQC) уделяют внимание ведущие разработчики систем кван - товых вычислений . Так , концерн IBM анонсировал новый пакет криптогра - фических приложений IBM Quantum- Safe, предназначенный для защиты наи - более ценных данных клиентов в эпоху квантовых вычислений . Учитывая , что Рис . 6. «XSOC CORP» предлагает надёжную защиту от уязвимости Apache Log4j [41]