Квантовые компьютеры еще только в разработке, и говорить о них можно разве что в теоретическом плане. Их принцип работы будет принципиально отличаться от систем на основе кремниевых чипов, а обмен информацией на фотонном уровне – в сравнении с сегодняшними ЭВМ — позволит в миллионы раз увеличить вычислительную мощность таких систем. Создать лучше подготовленную к будущим требованиям технологию обеспечения ИБ в эпоху квантовых компьютеров взялись математики из Университете штата Вашингтон (WSU), инструктор и директор Центра математического обучения WSU Натан Хэмлин и его коллега, вышедший на пенсию, профессор математики Уильям Уэбб.
Эксперты рассуждали примерно так. Существующие сегодня решения для обеспечения интернет-безопасности не способны противостоять квантовому компьютеру, что в обозримом будущем может обернуться серьезными неприятностями для онлайн-транзакций, — начиная от покупки книги на Amazon и до простого отправления письма. Конечно, квантовые компьютеры в руках хакеров смогут без проблем взламывать сегодняшние коды безопасности, которые основываются на шифровании с открытым ключом, при котором используется один открытый «ключ» — для шифрования, и второй, секретный, «ключ» — для декодирования. Если сегодня хакеры не способны еще преодолевать коды систем ИБ и раскладывать их основу, состоящую из больших чисел, на составные множители, то для завтрашнего квантового компьютера такой проблемы даже в принципе не будет.
Поэтому математики из WSU заложили в свои расчеты новые компьютерные возможности и иные алгоритмы обработки информации. Единица информации в квантовом компьютере может быть не нулем или единицей, а и тем, и другим одновременно, или, иначе говоря, одна ячейка способна выполнить сразу две операции, две ячейки — 4, 4 электрона совершат 16 действий и так далее. Принимая во внимания такие факторы квантовых технологий, математики решили взять за основу разрабатываемого кода хорошо известную в науке сверхдлинную последовательность (knapsack), связанную с ранцевой криптосистемой Меркла-Хеллмана, — которая стала первым методом шифрования с открытым ключом и была опробована в 1970-х годах. Правда, о ней вскоре забыли, так как математикам с помощью так называемого «редукционный базиса» тогда удалось просчитать алгоритм взлома предложенной системы. Однако, по словам Хэмлина и Уэбба, основа данной системы все-таки не потеряла актуальность, а просто потребовала более глубокой проработки и усложнения, чтобы, в итоге, позволило ей обрести криптографическую стойкость.
Профессор Уэбб пояснил: «Сверхдлинная последовательность — это простой элегантный код, но он был взломан. И мы подумали, а что если его усилить и переработать для целей безопасности. Задача показалась нам интригующей». Для работы на квантовом уровне исследователям пришлось даже разработать новый тип шифрования с открытым ключом — на основе собственной системы счисления, имеющей, как отметили независимые эксперты, гораздо большую сложность, чем широко используемые десятичная и двоичная системы. В результате, по словам математиков-энтузиастов, им удалось вывести жизнеспособную альтернативу открытому ключу шифрования для квантовых вычислений.
По словам Хэмлина, они использовали «альтернативные способы представления чисел», и в процессе вычислений внесли коррективы на фундаментальном уровне кода, что позволило избавить его от многих слабых мест и сделать способным блокировать большой класс кибератак. Полученный код с успехом выдержал тестовую попытку взлома с использованием «редукции базиса», благодаря которому когда-то взломали первоначальный ранцевый шифр. И Хэмлин обратил внимание, что тестирование подтвердило способность «полученного кода защищаться от такого типа атак, и он вполне может быть альтернативным кодом для квантовых вычислений».
Профессор Уэбб дополнил коллегу: «С помощью очень сложных цифровых строк мы подготовили новую версию кода сверхдлинной последовательности, который не может быть взломан методами обычных кибератак». По словам исследователей, обновленной криптосистеме еще предстоит пройти независимое тестирование, однако они не сомневаются, что, с точки зрения повышения защищенности онлайн-транзакций для наступающего времени квантовых суперкомпьютеров завтрашнего дня, у предложенного метода обеспечения ИБ хорошие перспективы.
.png)