مستقبل الأمن السيبراني في عالم ما بعد الكم
على مدى عقود، كانت حياتنا الرقمية محمية بدرع من التشفير. من الخدمات المصرفية عبر الإنترنت والرسائل الآمنة إلى البنية التحتية للإنترنت ذاتها، يعد التشفير القوة غير المرئية التي تحافظ على أمان بياناتنا. ومع ذلك، فإن ظهور الحوسبة الكمومية يهدد بتحطيم هذا الدرع. إن نفس القوة التي تجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية واعدة جدًا في مجالات مثل الطب وعلوم المواد تجعلها أيضًا تهديدًا هائلاً لمعايير التشفير الحالية لدينا. وقد أدى ذلك إلى ظهور مجال جديد وعاجل للأمن السيبراني: تشفير ما بعد الكم (PQC).
التهديد الكمومي للتشفير
إن التهديد الذي تشكله أجهزة الكمبيوتر الكمومية على التشفير الحديث ليس اكتشافًا جديدًا. في عام 1994، طور عالم الرياضيات بيتر شور خوارزمية كمومية يمكنها تحليل أعداد كبيرة بشكل أسي أسرع من أي خوارزمية كلاسيكية معروفة. هذا مهم لأن أمان العديد من خوارزميات تشفير المفتاح العام المستخدمة على نطاق واسع، مثل RSA (Rivest-Shamir-Adleman)، يعتمد على حقيقة أن تحليل الأعداد الكبيرة أمر صعب للغاية بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية.
يمكن لجهاز كمبيوتر كمومي قوي بما يكفي يقوم بتشغيل خوارزمية شور، من الناحية النظرية، كسر تشفير RSA، مما يجعل الكثير من اتصالاتنا الآمنة عرضة للخطر. وتشكل خوارزمية كمومية أخرى، وهي خوارزمية جروفر، تهديدًا مماثلاً لخوارزميات تشفير المفتاح المتماثل مثل AES (معيار التشفير المتقدم)، على الرغم من أن تأثيرها أقل دراماتيكية. يمكن لخوارزمية جروفر تسريع البحث عن مفتاح سري، مما يقلل بشكل فعال من قوة المفتاح إلى النصف. هذا يعني أنه للحفاظ على نفس المستوى من الأمان، سنحتاج إلى مضاعفة طول المفتاح.
السباق لتطوير تشفير مقاوم للكم
الخبر السار هو أن مجتمع الأمن السيبراني كان يستعد لهذا الاحتمال لسنوات. يقود المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) في الولايات المتحدة جهدًا عالميًا لتوحيد مجموعة جديدة من خوارزميات التشفير المقاومة لهجمات أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية والكمومية. يُعرف هذا المجال باسم تشفير ما بعد الكم (PQC) أو التشفير المقاوم للكم.
على عكس التشفير الكمومي، الذي يعتمد على مبادئ ميكانيكا الكم لتأمين الاتصالات (على سبيل المثال، توزيع المفاتيح الكمومية)، يستخدم PQC تقنيات التشفير الكلاسيكية التي يعتقد أنها آمنة ضد الهجمات الكمومية. الهدف هو تطوير خوارزميات تشفير مفتاح عام جديدة يمكن تنفيذها على البنية التحتية للحوسبة الكلاسيكية الحالية لدينا.
كانت عملية توحيد PQC التي أجراها المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) بمثابة مسابقة استمرت لعدة سنوات، حيث قدم باحثون من جميع أنحاء العالم خوارزميات مرشحة ودققوا فيها. تعتمد هذه الخوارزميات على مجموعة متنوعة من المشكلات الرياضية التي يُعتقد أنه من الصعب حلها على أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية والكمومية. تشمل بعض الأساليب الرائدة ما يلي:
- التشفير القائم على الشبكة: يعتمد هذا النهج على صعوبة العثور على أقصر متجه في شبكة عالية الأبعاد. وهو أحد أكثر مجالات PQC الواعدة والمدروسة جيدًا.
- التشفير القائم على الكود: تعتمد هذه الطريقة على صعوبة فك شفرة خطية عشوائية. لقد كانت موجودة منذ السبعينيات ولكنها اكتسبت اهتمامًا متجددًا في سياق PQC.
- التشفير متعدد المتغيرات: يعتمد هذا النهج على صعوبة حل أنظمة معادلات كثيرات الحدود متعددة المتغيرات على حقل محدود.
- التشفير القائم على التجزئة: تستخدم هذه الطريقة وظائف تجزئة التشفير لبناء مخططات التوقيع الرقمي. إنه مفهوم جيد ويعتبر آمنًا للغاية، لكن التوقيعات يمكن أن تكون كبيرة.
الانتقال إلى عالم ما بعد الكم
سيكون الانتقال إلى تشفير ما بعد الكم مهمة ضخمة، وأكثر تعقيدًا بكثير من انتقالات التشفير السابقة. سيتطلب تحديث البرامج والأجهزة والبروتوكولات عبر النظام البيئي الرقمي بأكمله. هذا ليس شيئًا يمكن القيام به بين عشية وضحاها.
أحد التحديات الرئيسية هو تهديد “احصد الآن، وفك التشفير لاحقًا”. يمكن للجهات الخبيثة تسجيل البيانات المشفرة اليوم بنية فك تشفيرها بمجرد توفر جهاز كمبيوتر كمومي قوي. وهذا يجعل الحاجة إلى الانتقال إلى PQC أكثر إلحاحًا، خاصة بالنسبة للبيانات التي يجب أن تظل آمنة لفترة طويلة، مثل الأسرار الحكومية والملكية الفكرية والمعلومات الصحية الشخصية.
لإدارة هذا الانتقال، تبحث العديد من المنظمات في نهج هجين، حيث تستخدم خوارزمية كلاسيكية وخوارزمية ما بعد الكم في وقت واحد. يوفر هذا شبكة أمان، مما يضمن أنه حتى في حالة كسر إحدى الخوارزميات، سيظل الآخر يحمي البيانات.
لم يعد عالم ما بعد الكم مستقبلاً بعيدًا ونظريًا. إنه حقيقة يجب أن نستعد لها اليوم. العمل الذي يتم إنجازه في مجال تشفير ما بعد الكم ضروري لضمان بقاء عالمنا الرقمي آمنًا في عصر الحوسبة الكمومية. إنه سباق مع الزمن، لكنه سباق مصمم مجتمع الأمن السيبراني على الفوز به.