A ‘ameaça’ do computador quântico à criptografia é exagerada

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Como profissional experiente em segurança cibernética, com mais de duas décadas de experiência, devo admitir que as últimas alegações sobre a possibilidade de quebra da criptografia RSA despertaram meu interesse, mas não meu otimismo. Com o passar dos anos, aprendi a aceitar essas declarações ousadas com uma boa dose de ceticismo. Alegações de quebra de RSA são tão comuns quanto encontrar um trevo de quatro folhas em um campo, e até que alguém verifique esses resultados, devemos permanecer cautelosos.

Um relatório de que pesquisadores chineses empregaram um computador quântico D-Wave para violar algoritmos de criptografia usados para proteger contas bancárias, dados militares ultrassecretos e carteiras criptografadas é, à primeira vista, um assunto de profunda preocupação.

Em um artigo revisado por pares publicado por pesquisadores da Universidade de Xangai e relatado pelo South China Morning Post em 11 de outubro, afirma-se que, pela primeira vez, um computador quântico genuíno apresentou um risco tangível e significativo para vários algoritmos baseados em Substituição-Permutação. Estruturas de rede que são amplamente utilizadas hoje.

O artigo fala sobre a quebra da criptografia RSA (Rivest-Shamir-Adleman), um dos sistemas criptográficos de chave pública mais antigos e amplamente utilizados.

Devido às informações limitadas disponíveis e ao sigilo contínuo em torno de um estudo recente, é um desafio avaliar definitivamente a gravidade potencial das ameaças às criptomoedas e à tecnologia blockchain. Até 11 de outubro, o artigo de pesquisa não havia sido publicado em inglês e os pesquisadores recusaram entrevistas, citando a sensibilidade do assunto, conforme relatado pelo South China Morning Post.

Se as descobertas dos pesquisadores forem confiáveis e puderem ser replicadas por outros, isso significará um avanço significativo no desenvolvimento da computação quântica, conforme afirmou Marek Narozniak, físico com experiência em computação quântica e fundador do sqrtxx.com, à CryptoMoon.

Será possível que as medidas de segurança baseadas em palavras-passe utilizadas em vários setores, como o bancário e as criptomoedas, possam tornar-se suscetíveis a ataques, como alguns estão preocupados?

Segundo Massimiliano Sala, professor titular e chefe do Laboratório de Criptografia da Universidade de Trento, devido à insuficiência de detalhes no artigo, é um desafio oferecer uma resposta conclusiva.

O sucesso da experiência depende da capacidade dos cientistas de quebrar chaves RSA de uma determinada magnitude, que são comparáveis em tamanho às utilizadas pelos bancos para salvaguardar as poupanças e contas correntes dos clientes. No entanto, Sala afirmou que actualmente não há indicação de que isto esteja a ser alcançado.

Mas se tivessem, seria “enorme”, disse ele.

A Computação Quântica (QC) – uma forma de computação que emprega o spin dos átomos em vez de cargas elétricas para representar dígitos binários 1 e 0 – está crescendo rapidamente, segundo muitos. No entanto, dispositivos quânticos de grande escala com aplicações práticas ainda não estão amplamente disponíveis.

As máquinas D-Wave usadas em Xangai, às vezes chamadas de recozedores quânticos, são na verdade computadores protoquânticos, ou precursores, capazes de realizar apenas tarefas especializadas.

A ‘ameaça’ do computador quântico à criptografia é exagerada – por enquanto

Se e assim que os computadores quânticos universais se tornarem realidade, há preocupações de que eles possam representar uma ameaça à criptografia de curva elíptica atualmente usada pelo Bitcoin e outras criptomoedas, que têm funcionado de forma eficaz até este ponto.

Os computadores quânticos poderão em breve ter a capacidade de encontrar grandes números primos essenciais para as chaves privadas do Bitcoin, uma vez que não existem medidas preventivas em vigor.

Sala destacou que embora seja importante lembrar que os computadores quânticos D-Wave não são versáteis o suficiente para serem classificados como computadores quânticos de uso geral, sua capacidade de fatorar chaves RSA foi demonstrada por um colega apenas alguns meses antes.

O professor Takaya Miyano, do departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Ritsumeikan, expressou dúvidas sobre as descobertas dos pesquisadores, assim como o professor Sala fez.

Pesquisadores de Xangai descobriram que o número inteiro que fatoraram, de 22 bits, era significativamente menor do que o comprimento típico dos números inteiros RSA, que variam de ou excedem 1.024 bits (como 1.024, 2.048 e um máximo de 4.096 bits), de acordo com sua declaração. para CryptoMoon.

Além disso, Miyano explicou que a máquina de ondas D funciona como um simulador quântico, projetado especificamente para otimizar problemas, e não como um computador universal. É incerto se ele poderia realizar a fatoração rápida de grandes números RSA em aplicações práticas.

Por que a fatoração primária é importante

Em termos mais simples, a fatoração é o processo matemático de quebrar um número em componentes menores (números primos) que, quando multiplicados, dão o número original. Por exemplo, 12 pode ser dividido como 3 x 2 x 2. A fatoração eficiente de números primos é considerada o “Santo Graal” no contexto da criptografia, especialmente para sistemas de chave pública RSA, uma vez que poderia ajudar a quebrar esses métodos de criptografia. .

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O RSA vai além da criptografia; é também um método para gerar pares únicos de chaves. Este processo geralmente envolve a multiplicação de dois grandes números primos. Por exemplo, num cenário comum como um banco e o seu cliente, ambas as partes recebem um conjunto destes números primos. Eles usam esses números para calcular suas respectivas chaves privada e pública, como apontou Narozniak.

A criação de chaves públicas e privadas envolve um processo complexo, mas aqui está uma explicação simplificada: se ‘p’ e ‘q’ são dois números primos grandes e ‘n’ é o produto deles (ou seja, n é igual a p multiplicado por q), então pode-se dizer que os números primos ‘p’ e ‘q’ têm ligação com as chaves privadas, enquanto ‘n’ está associado à chave pública.

Em termos simples, o conceito matemático central subjacente à criptografia RSA reside no fato de que multiplicar dois números primos é fácil, mas encontrar os números primos originais de seu produto acaba sendo incrivelmente desafiador. À medida que o tamanho destes números aumenta, esta tarefa torna-se ainda mais difícil.

No início deste ano, os colegas de Sala na Universidade de Trento empregaram um recozimento quântico para descobrir os dois factores primos do número 8.219.999, nomeadamente 32.749 e 251. Segundo os investigadores, “até onde sabemos, este é o maior número que já foi fatorado usando um dispositivo quântico.

Segundo Sala, o último artigo da Universidade de Xangai é importante “desde que ofereça um método para decompor grandes números”.

Pesquisadores da Universidade de Trento destacaram adicionalmente a capacidade significativa da computação quântica para resolver questões complexas que tradicionalmente eram consideradas “insolúveis” pelos computadores convencionais.

O processo de decomposição de um número em seus blocos fundamentais (primos) é conhecido como fatoração primária. Notavelmente, este problema pode ser potencialmente resolvido de forma eficiente usando técnicas de computação quântica, particularmente recozimento quântico.

As chaves criptográficas são seguras – por enquanto

Suponhamos que seja plausível que os investigadores de Xangai tenham descoberto um método para empregar um recozimento quântico para quebrar métodos criptográficos, mesmo aqueles fundamentais para o Advanced Encryption Standard (AES), que é amplamente utilizado nos setores militar e financeiro. Como isso pode impactar a indústria de criptografia?

Narozniak afirmou que cifras simétricas como AES-128, empregadas para criptografia de dados, não são suscetíveis a tais ataques porque essas cifras não dependem do processo de fatoração de números.

Pode haver exceções, é claro, como se a cifra fosse um segredo compartilhado derivado de um protocolo de troca de chaves baseado em RSA, continuou ele. Mas “senhas devidamente criptografadas e outros dados em geral permanecerão criptografados mesmo se a abordagem apresentada nessa pesquisa se expandir e se tornar amplamente disponível – e se for verdade”, disse ele.

Um histórico de reivindicações não comprovadas de RSA

Narozniak desaconselhou tirar conclusões precipitadas. “Vamos adiar a revisão do nosso otimismo até que o resultado seja reproduzido e verificado por outros”, sugeriu. “É importante lembrar que as alegações sobre a quebra da criptografia RSA não são incomuns.

A título de exemplo, nos primeiros meses de 2023, alguns cientistas chineses conseguiram descriptografar uma chave de 48 bits usando um computador quântico de 10 qubit. No entanto, é importante notar que esta afirmação ainda não foi submetida a revisão por pares, de acordo com os comentários de Narozniak.

“E dois anos antes, Claus Schnorr, que é uma autoridade na comunidade, cometeu um erro honesto e alegou que o RSA estava quebrado. Pessoalmente, considero essas grandes afirmações com cautela.”

De acordo com a explicação de Sala, se o RSA fosse quebrado, seriam necessárias atualizações em muitos sistemas de software, mas a estrutura geral não sofreria uma transformação significativa. Isso ocorre porque já existem padrões como a criptografia de curva elíptica (ECC), que é atualmente usada para proteger transações Bitcoin, que podem servir como alternativas viáveis. Ele observou ainda…

“Mais drástico seria o impacto sobre os cartões de crédito e similares, que teriam de ser retirados massivamente, para mudar radicalmente o seu software.”

Pode-se perguntar por que as criptomoedas não usam amplamente o RSA – como fazem os bancos. A indústria criptográfica favorece a criptografia de curva elíptica porque o ECC torna possível atingir o mesmo nível de segurança com chaves muito menores e usando menos bytes, disse Narozniak. Isso abre um espaço digital que permite que as cadeias cresçam mais rapidamente.

A solução ‘hard fork’ de Buterin é viável?

Em março, Vitalik Buterin, cofundador da Ethereum, propôs que, no caso de um ataque quântico ao Ethereum, um “hard fork” poderia ser implementado como contramedida. Ele explicou em 17 de outubro que o Ethereum já está preparado para executar um fork de recuperação relativamente simples para lidar com tal cenário. Se isso for necessário, os usuários poderão precisar baixar um software de carteira atualizado, mas a maioria deverá ser capaz de reter seus fundos sem perdas.

Narozniak expressou seu desacordo dizendo: “Não acho que um hard fork como esse seria tão simples.” Além disso, ele ressaltou que futuras assinaturas quânticas seguras, como o ML-DSA, podem exigir chaves e assinaturas muito maiores. Isso poderia levar a tempos de processamento de transações mais lentos no blockchain e taxas de gás mais altas.

A implementação de um hard fork seria complexa, exigiria um amplo acordo dentro da comunidade e poderia não recuperar todos os ativos perdidos ou reconstruir completamente a confiança na rede, de acordo com Samuel Mugel, CTO da Multiverse Computing. Consequentemente, é imperativo adotar a criptografia resistente a quantum como medida preventiva contra tais ataques, de modo a contornar esta situação.

São necessárias salvaguardas

“Certamente precisamos revisitar nossas atuais defesas de segurança cibernética”, disse Christos Makridis, professor associado de pesquisa da Arizona State University e CEO/fundador da Dainamic, à CryptoMoon.

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Como pesquisador, considero crucial enfatizar a importância de focar nas cargas de capacidade da rede, particularmente à luz da defesa contra ataques de negação de serviço distribuída (DDoS), e fortalecer a segurança das senhas para proteger os dados de possíveis ameaças cibernéticas em nossa era da computação quântica. . É claro que estes aspectos requerem maior atenção para garantir uma segurança cibernética robusta.

“Uma das visões emergentes é que a expansão da computação quântica e da IA generativa permitiu mais ataques cibernéticos do que defensivos.”

A indústria não pode se tornar complacente. “Computadores quânticos perigosos virão, é apenas uma questão de tempo”, alertou Sala.

Ele enfatizou a necessidade de uma preparação rápida no domínio da tecnologia blockchain. Isto deve envolver o mapeamento de uma estratégia que conduza à adoção da criptografia resistente a quantum, também conhecida como criptografia pós-quântica. Estas medidas devem ser suficientemente robustas para resistir a potenciais ataques não só de adversários convencionais, mas também de adversários quânticos avançados.

2024-10-21 16:12