Svetovni splet lahko postane kaj kmalu ogrožen

V obdobju, ko je digitalna varnost najpomembnejša, je šifriranje RSA ena najbolj razširjenih kriptografskih metod, ki ščiti vse, od spletnega bančništva do vladnih komunikacij. Vendar vzpon kvantnega računalništva predstavlja grožnjo temu osnovnemu temelju kibernetske varnosti. Raziskovalci in strokovnjaki opozarjajo, da bi kvantni računalniki lahko v bližnji prihodnosti naredili šifriranje RSA zastarelo, kar bi lahko razkrilo občutljive podatke po vsem svetu.

Šifriranje RSA, poimenovano po izumiteljih Ronu Rivestu, Adiju Shamirju in Leonardu Adlemanu, je kriptografski sistem z javnim ključem, ki se opira na težave pri faktoriziranju velikih števil. Varnost RSA temelji na matematičnem izzivu faktoriziranja velikega sestavljenega števila v njegove prafaktorje. Trenutni standardi šifriranja, kot je RSA-2048, uporabljajo dolžine ključev, za katere bi klasični računalniki potrebovali na tisoče let, da bi jih razbili.

Ko uporabnik šifrira podatke z javnim ključem RSA, jih lahko dešifrira le ustrezen zasebni ključ. Ta model asimetričnega šifriranja je temelj varovanja komunikacij, saj zagotavlja, da občutljive informacije, kot so podatki o kreditni kartici, poverilnice za prijavo in državne skrivnosti, ostanejo zaščitene.

Za razliko od klasičnih računalnikov, ki obdelujejo informacije z uporabo bitov (0 in 1), kvantni računalniki izkoriščajo t.i. “kubite”, ki lahko obstajajo v več kvantnih “stanjih” hkrati zaradi principa, znanega kot superpozicija. To v kombinaciji z drugo kvantno lastnostjo, imenovano povezanost, omogoča kvantnim računalnikom izvajanje kompleksnih izračunov z izjemno hitrostjo.

Eden najpomembnejših algoritmov, ki predstavljajo grožnjo šifriranju RSA, je Shorov algoritem, ki ga je razvil matematik Peter Shor leta 1994. Shorov algoritem omogoča kvantnim računalnikom, da učinkovito faktorizirajo velika števila, kar drastično skrajša čas, potreben za razbitje šifriranja RSA. Medtem ko bi klasični računalniki potrebovali milijarde let, da faktorizirajo 2048-bitno število, bi lahko dovolj napreden kvantni računalnik to dosegel v nekaj urah ali celo minutah.

Medtem ko je možnost, da kvantni računalniki zlomijo šifriranje RSA, jasna kot dan, današnji kvantni računalniki še niso dovolj zmogljivi, da bi to storili. Največje število, faktorizirano s Shorjevim algoritmom na kvantnem računalniku do danes, je 249.919, kar je še zelo daleč od ogromnih številk, ki se uporabljajo pri šifriranju RSA.

Trenutni kvantni računalniki, kot sta IBM-ov Eagle in Googlov Sycamore, so dokazali premoč pri hitrejšem reševanju nekaterih kompleksnih problemov kot klasični superračunalniki. Vendar vseeno pa je ocenjeno, da razbijanje šifriranja RSA-2048 zahteva kvantni računalnik z milijoni stabilnih kubitov. Najnaprednejši kvantni računalniki imajo danes le nekaj sto kubitov z visokimi stopnjami napak.

Kljub temu se napredek v kvantnih raziskavah pospešuje. Tehnološki velikani, kot so IBM, Google in Microsoft, skupaj z raziskovalnimi ustanovami po vsem svetu tekmujejo za razvoj stabilnejših in razširljivih kvantnih procesorjev. Nekatere ocene kažejo, da bi lahko kvantni računalniki v 10 do 20 letih dosegli raven, ki je potrebna za prekinitev šifriranja RSA.

Ker se svet zaveda prihajajoče grožnje, raziskovalci aktivno razvijajo t.i. “postkvantne” kriptografske (PQC) algoritme – metode šifriranja, ki se lahko uprejo napadom kvantnih računalnikov. Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo (NIST) vodi prizadevanja za standardizacijo novih kriptografskih algoritmov, ki bodo nadomestili RSA in druge ranljive metode šifriranja.

Nekatere obetavne postkvantne kriptografske tehnike vključujejo:

• Mrežasta kriptografija, ki temelji na zapletenih matematičnih problemih, ki vključujejo mreže, veljajo za zelo odporne na kvantne napade.

• Kriptografija na podlagi zgoščevanja – metode, kot je SPHINCS+, uporabljajo kriptografske zgoščevalne funkcije za zagotavljanje varnosti, zaradi česar so učinkovita alternativa za digitalne podpise.

• Kriptografija na osnovi kode – šifriranje McEliece se na primer opira na težave pri dekodiranju naključno ustvarjenih linearnih kod.

NIST je že izbral Kyber in Dilithium kot del svojega procesa standardizacije postkvantne kriptografije, organizacije po vsem svetu pa se spodbujajo, da začnejo sprejemati kvantno odporno šifriranje.

Če bi šifriranje RSA čez noč razbil zmogljiv kvantni računalnik, bi bile posledice katastrofalne. Vlade, podjetja in posamezniki se zanašajo na RSA za zaščito ogromnih količin občutljivih informacij, vključno z vojaškimi obveščevalnimi podatki, finančnimi transakcijami in osebno komunikacijo. Kvantni napad velikega obsega bi lahko povzročil konec interneta kot ga poznamo, praktično pa tudi sveta, zato je RSA ena izmed osnov, ki jih trenutno še ne smemo izgubiti.