Ученые кафедры №42 «Криптология и кибербезопасность» НИЯУ МИФИ предложили способ применения постквантовых криптографических алгоритмов для защиты группового обмена сообщениями в мессенджерах. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале Journal of Computer Virology and Hacking Techniques.

Сегодня во всем мире активно идет работа над созданием квантовых компьютеров. Как рассказал профессор Института интеллектуальных кибернетических систем НИЯУ МИФИ Сергей Запечников, ожидается, что через 20–30 лет будут созданы мощные квантовые вычислители, которые станут представлять угрозу для современных криптосистем.

«Дело в том, что квантовый компьютер сможет за короткое время решать задачу факторизации целых чисел и задачу дискретного логарифмирования, на которых во многом основана стойкость современной криптографии. Решение этих вычислительно сложных задач сегодня заняло бы миллионы лет даже на самых современных суперкомпьютерах. Квантовые компьютеры смогут значительно быстрее выполнять и алгоритмы поиска. Поэтому во всем мире сейчас идет разработка новых методов криптографической защиты информации, которые останутся стойкими даже после появления квантовых компьютеров».

По словам ученого, принцип действия новых методов будет заключаться в том, что нарушитель при попытке взломать криптографический алгоритм столкнется не с одной вычислительно сложной задачей, как сейчас, а с необходимостью перебора колоссального количества однотипных вычислительных задач. И хотя решить каждую из них в отдельности нарушителю с квантовым компьютером будет легко, число задач будет настолько большим, что даже квантовый компьютер окажется бесполезен. При соответствующем выборе параметров количество перебираемых задач может даже превысить количество атомов во Вселенной, и тогда перебрать их будет физически невозможно.

Исходя из этого, ученые НИЯУ МИФИ предложили способ применения постквантовых криптографических алгоритмов для решения одной из важных прикладных задач – задачи группового обмена сообщениями в мессенджерах.

«Мессенджеры – персональные средства мгновенного обмена сообщениями и файлами – сегодня очень популярны. Практически каждый современный человек пользуется ими. Предполагается, что в будущем их роль в информационных технологиях только возрастет: например, ими будут пользоваться для автоматического обмена информацией устройства «интернета вещей», автономные беспилотники и другие интеллектуальные агенты. Поэтому очень важно уже сейчас предусмотреть криптографические протоколы для их защиты», – подчеркнул Сергей Запечников.

Исследователи предложили протокол для постоянного обновления криптографических ключей группой участников – так, чтобы каждое новое сообщение можно было зашифровать на новом ключе.

«Нам удалось доказать теоремы о том, что, даже если нарушитель узнает какой-либо криптографический ключ из этой последовательности, он все равно не сможет вычислить ни прошлые, ни будущие ключи, и таким образом ущерб от раскрытия ключей будет минимальным», – сообщил ученый.

Однако, по его словам, основная проблема такого рода протоколов заключается в том, что они довольно сложны, требуют некоторого времени на вычисления от каждой из сторон, а потому ощутимо замедляют обмен сообщениями. Поэтому в дальнейшем исследователи планируют достичь более высокой производительности протоколов при условии сохранения их стойкости к атакам нарушителей, вооруженных квантовыми компьютерами.