Светът е на прага на Q-деня, а ние изглежда не

Светът е на прага на Q-деня, а ние наподобява не сме подготвени за него.

През идващите пет години финансовият свят може да се изправи пред невиждана опасност – квантовите компютри ще могат да разбият съществуващите способи за криптиране. Денят, в който нормалните способи за отбрана на данните към този момент няма да работят, специалистите към този момент нарекоха Q-ден. За разлика от последователното развиване на обичайните цифрови закани, софтуерният пробив може да се случи ненадейно, което прави подготовката за него изключително сложна задача.

Последиците могат да бъдат пагубни: банковите системи ще спрат работа, стопанската система ще изпадне в безпорядък, а всяка транзакция от последните 10 години ще бъде обществено налична. Нападателите и враждебните страни ще могат да се възползват от новата действителност, като получат достъп до персонална информация, финансови документи и класифицирани известия. И всъщност… единствено си представете какво би се случило, в случай че всички пароли, ПИН кодове и цифрови подписи по едно и също време изгубят защитната си функционалност.

Съвременните криптографски логаритми се основават на комплицирани математически задания, които биха сложили всяка класическа система в задънена улица. Така да вземем за пример необятно употребяваният RSA логаритъм базира своята отбрана на обстоятелството, че даже мощните модерни компютри не могат бързо да разложат едно голямо число (често над 600 цифри) на два елементарни множителя. Например цифрата 15 може елементарно да се разложи на 3 и 5, само че когато става въпрос за цифри със стотици числа, казусът се трансформира в на практика неразгадаем. Намирането на вярното решение би лишило хиляди години.

Квантовите системи обаче действат по напълно друг метод. Вместо с поредна обработка на битове информация, приемащи стойности 0 или 1, те работят с кубити, способни да се намират по едно и също време и в положение 0, и в положение 1 с помощта на правилото на суперпозицията. С прибавянето на всеки нов квантов обичай мощността на обработката се удвоява, което обезпечава експоненциално нарастване на продуктивността.

Квантовото усложнение разрешава на битовете да си въздействат един на различен незабавно, без значение от дистанцията сред тях. Поради това компютърната система от последващо потомство може по едно и също време да ревизира голям брой вероятни решения на даден криптографски проблем, до момента в който стандартните машини би трябвало да се оправят с тях поредно.

Алгоритъмът на Шор, основан особено за квантовите системи, е в положение да откри множители на огромните цифри по радикално друг метод. Вместо поредно търсене на разновидности, той употребява квантовата суперпозиция за едновременна инспекция на набор от вероятни делители. Поради това фактът, че тази математическа интервенция е в основата на множеството модерни системи за криптиране, това развиване на нещата провокира огромна угриженост измежду аналитиците.

Банките и финансовите организации съхраняват големи количества сензитивна информация, която би трябвало да остане в загадка в продължение на десетилетия. Става дума за банковите секрети, самоличността на клиентите и данните за транзакциите. Атакуващите могат още в този момент да копират тези криптирани данни, с цел да имат свободен достъп до тях по-късно, когато станат налични задоволително мощни квантови машини. На процедура те основават списък на бъдещи приключвания, които към този момент не могат да бъдат декриптирани.

Но учените осъзнават това и напредъкът сигурно не стои на едно място. Пазарните регулатори и организациите за сигурност приготвят нови стандарти, с цел да се оправят със заканите на бъдещето. През идващите години се чакат наложителни условия за използване на мощни логаритми за криптиране. На финансовите организации, които не съумеят да се актуализират преди сериозния миг, по принцип може да бъде неразрешено да употребяват цифрови системи.

Чешкият стартъп Wultra, който притегли вложения в размер на 3,1 млн. $, създава постквантови технологии за засвидетелствуване. Тяхното хардуерно устройство Talisman употребява математически логаритми, които са устойчиви на новия тип калкулации. Вместо нормалните способи то употребява решетъчни криптосистеми, които работят с многомерни математически пространства, в които точките са свързани посредством комплицирана система от пътища. Представете си тримерен лабиринт, само че с десетки или стотици измерения – даже и най-напредналите технологии няма да могат бързо да изчислят оптималните направления в него.

Проблемът се усложнява от обстоятелството, че елементарното подменяне на логаритмите за криптиране не е задоволително, с цел да се предпазим от новите закани. Необходимо е напълно да се преработи архитектурата на системите за отбрана на данните.

Така да вземем за пример някои огромни финансови организации към този момент следват рекомендациите на консултантските компании, като построяват криптографски бази данни с метаданни. Тези каталози съдържат информация за всички употребявани логаритми за отбрана, дължината на ключовете, интервалите им на годност и критичността на предпазената информация. Може да се каже, че по този метод те възнамеряват поетапно прекосяване към идващото потомство устойчиви логаритми, като стартират с най-критичните системи.

Omega Krypto основава технология за криптиране със опазване на формата (FPE). Нейната същина се състои в това, че криптираните данни резервират структурата на оригинала. Когато една банка криптира номер на карта 4567-8901-2345-6789, резултатът ще наподобява и като елементарен номер на карта, да вземем за пример 9384-1267-5430-8152. Тук се употребяват мрежите на Фейстел – способ, при който данните минават през няколко кръга на промяна. Във всеки кръг част от информацията се смесва с ключа по специфичен метод, като се основава мощно шифроване. В резултат на това банковите системи могат да работят с криптираните номера на банковите карти по същия метод, както с елементарните – форматът на данните не се трансформира.

Стартъпът Haiqu работи върху устойчиви на разстройства квантови машини. Съвременните системи страдат от декохерентност – загуба на положението в резултат на взаимоотношение с околната среда. Дори минимални температурни съмнения или електромагнитни разстройства могат да нарушат работата на изчислителните детайли.

За да предпазят квантовите битове от разстройства, инженерите дублират всеки работещ кубит с доста спомагателни такива. Те работят като аварийна система: в случай че един кубит загуби нужното положение заради външно влияние, останалите оказват помощ за възобновяване му. Според изчисленията на експертите, с цел да се запази надеждно информацията в един работен кубит, е належащо да се употребяват от хиляда до 10 хиляди помощни детайла.

Процесът на рационализация на защитните механизми изисква обилни вложения. Отново, с изключение на закупуването на нов хардуер и програмен продукт, рано или късно финансовите (а и не само) компании ще би трябвало да създадат одит на всички системи, да обучат личния състав и да тестват актуалните решения в условия, близки до действителните. Експертите пресметнаха, че за една огромна банка разноските за сходен преход могат да възлязат на десетки милиони долари. И въпреки че сериозните нарушавания могат да стартират едвам след 10 години или по-късно, подготовката за идните закани би трябвало да стартира в този момент.