dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

В массовом TLS для веба криптосистемы с постквантовой стойкостью уже имеются, но есть ещё немало направлений, где такие криптосистемы нужны (если учитывать “угрозу квантовых компьютеров”, конечно). И во многих случаях требуются не криптосистемы согласования симметричного секрета, как в случае внедрения ML-KEM для TLS, а криптосистемы подписи. Можно, например, посмотреть в сторону DNS и DNSSEC, пусть последняя и не очень-то распространена, но там требуется именно электронная подпись. В DNS всегда приветствовались короткие пакеты данных, без излишнего раздутия. В предлагаемых сейчас постквантовых криптосистемах, традиционно, ключи и/или подписи – очень большие. Как это будет упаковываться в DNS – пока что не очень понятно: десять, предположим, килобайт на подписи с ключами – для DNS это слишком много.

Вообще, уже из распространённого предположения, что симметричные шифры сохраняют достаточную стойкость перед “квантовыми атаками”, можно сделать вывод, что возможны и короткие подписи, – то есть, что-то асимметричное, – главное, чтобы такие криптосистемы оказались ещё и эффективными: проверка 256-битной подписи, занимающая один час, тоже не особенно хороший вариант.

Длины ключей/подписей в текущем состоянии постквантовой криптографии и “квантовых вычислений” тема довольно странная: с одной стороны, как оно могло бы преобразовываться на “квантовом компьютере” не ясно, но если исходить из того, что для RSA нужна тысяча “квантовых элементов” компьютера на один бит ключа, то и для RSA можно просто добавить несколько килобит, получив практическую постквантовую стойкость – в конце концов, стойкость к обычным атакам для RSA развивалась именно так: 512-битный ключ сейчас можно факторизовать достаточно быстро для того, чтобы практическую разрядность передвинули к 2048 битам. С другой стороны, нет никаких гарантий того, что для задач, лежащих в основе уже стандартизованных постквантовых систем, тоже не найдут эффективных квантовых алгоритмов.

Поэтому, кстати, довольно странно читать в популярных статьях и новостных сообщениях по этой теме, что “сложность решения задач не отличается для обычных и квантовых компьютеров”. Ведь вовсе и не предполагается, что квантовые компьютеры что-то там вычисляют, так что вообще странно сравнивать сложность для “обычных и квантовых” компьютеров, поскольку там разные модели. При этом: и для классических атак (на “обычном компьютере”) на постквантовые криптосистемы возможны улучшения, и всякий квантовый алгоритм можно выполнить на классическом компьютере, и ту же задачу факторизации “нетрудно” очень быстро решать для произвольных больших чисел, если только вычислитель обладает быстрой памятью в объёме факториала от обрабатываемого числа (“небольшая” особенность, да).

Естественно, длина ключей постквантовых подписей диктуется и скоростью работы на практических компьютерах, и требованиями стойкости к атакам на этих практических классических компьютерах: улучшат такие атаки – разрядность (в том или ином виде) придётся увеличивать, вне зависимости от того, появились уже подходящие квантовые компьютеры или нет (собственно, посмотрите на тот же ML-KEM – бывший Kyber, – там уже сейчас несколько вариантов с разной классической стойкостью).

Но вернёмся к DNS и TLS. Можно предположить, что если “огромные постквантовые ключи” в данную систему не влезут, а уменьшить длину ключей не получится, то, скорее всего, из этого выйдет лишь ещё одна причина для повсеместного перехода на очередной вариант “DNS-over-TLS”: мол, там постквантовая стойкость уже есть, а то, что задача решается совсем другая – аутентификация узлов, а не защита подлинности данных, – ну так придётся как-то скорректировать модель угроз и привыкать “к новым подходам”. Впрочем, возможны и какие-то не использующие TLS, но существенно более интерактивные, варианты на замену DNS, поскольку именно интерактивность позволяет встроить более компактные схемы проверки подлинности данных. Речь тут про схемы, когда и конкретный запрос формируется с учётом некоторого ключа, и ответ приходит – тоже с учётом состава сессионных ключей из запроса и долгих ключей “из DNSSEC”. Возможны, скажем, варианты алгоритма Диффи-Хеллмана (постквантового, конечно). Поэтому, если темпы внедрения постквантовой криптографии не ослабеют, то можно ожидать новой, “интерактивной DNS”.

Адрес записки: https://dxdt.ru/2024/10/18/14080/