Mitä on post-kvanttikryptografia?
Kvanttitietokoneita ei ole vielä olemassa siinä mittakaavassa, jota tarvittaisiin nykyisen salauksen murtamiseen, mutta vastustajat keräävät jo nyt salattuja tietojanne purkaakseen niiden salauksen myöhemmin.
Post-kvanttikryptografian avulla suljemme tämän mahdollisuusikkunan ennen kuin se voi vaarantaa teidät.
”Kerää nyt, pura salaus myöhemmin” -uhka
Vaikka julkisen avaimen salauksen, kuten RSA:n ja elliptisen käyrän kryptografian, murtamiseen kykeneviä kvanttitietokoneita ei vielä ole olemassa, niillä voi silti olla todellinen vaikutus nykyisiin tietoturvaongelmiin, kun ne kehittyvät tarvittavalle tasolle. Nykypäivän kehittyneimmät hyökkääjät käyttävät strategiaa nimeltä ”kerää nyt, pura salaus myöhemmin”, jossa he kaappaavat ja arkistoivat salatun viestintänne nyt ja odottavat sitten riittävän tehokkaita kvanttitietokoneita sen murtamiseen.
Kaikki arkaluonteinen, mitä lähetätte tänään, kuten potilastiedot, oikeudellinen viestintä tai yksityinen kirjeenvaihto, voi olla vaarassa myöhemmin. Siksi siirtymisen kvanttiturvallisiin algoritmeihin on tapahduttava kauan ennen uhan toteutumista, sillä salauksen korvaaminen koko internetissä vie vuosia.
Miten kvanttitietokoneet toimivat
Tässä on perinteisten tietokoneiden ja kvanttitietokoneiden välinen ero:
Perinteinen tietokone toimii biteillä
Jokainen bitti on joko 0 tai 1, ja perinteisen tietokoneen on kokeiltava salausavaimia yksi kerrallaan. Tämä on peräkkäistä, kuten jokaisen avaimen kokeileminen avainnipusta.
Kvanttitietokone toimii kubiteilla
Kubitti (kvanttibitti) voi olla samanaikaisesti sekä 0 että 1 (superpositio), jolloin kvanttialgoritmit voivat tutkia monia mahdollisuuksia kerralla. Se on kuin kokeilisi kaikkia avainnipun avaimia samanaikaisesti.
Suurin osa nykyisestä julkisen avaimen kryptografiasta perustuu matemaattisiin ongelmiin, jotka ovat helppoja yhteen suuntaan ja vaikeita vastakkaiseen suuntaan, kuten kahden suuren alkuluvun kertominen keskenään (helppoa) verrattuna tuloksen jakamiseen alkutekijöihin (vaikeaa).
Kvanttitietokoneille suunniteltu Shorin algoritmi(uusi ikkuna) hyökkää juuri tätä vaikeutta vastaan. Se vaarantaisi RSA:n ja elliptisen käyrän kryptografian (mukaan lukien Curve25519), jotka ovat nykyään salatun sähköpostin, TLS:n ja VPN-yhteyksien(uusi ikkuna) selkäranka.
Kvanttilaskennan tila
Hyvä uutinen: Mikään nykyinen kvanttitietokone ei ole lähelläkään uhata todellista salausta. Kuilu nykyisten laitteiden ja tarvittavan suorituskyvyn välillä on valtava.
4099
Loogiset (ihanteelliset) kubitit, joiden arvioidaan murtavan RSA-2048:n
1500 – 2000
Loogiset (ihanteelliset) kubitit, joiden arvioidaan murtavan elliptisen käyrän kryptografian
50 milj.+
Fyysiset kubitit, joita tarvitaan realistisella virheenkorjauksella saman tekemiseen
Ei yhtään
Nykyiset laitteet, jotka kykenevät murtamaan todellisen salauksen
Skaalaaminen tarvittaviin miljooniin fyysisiin kubitteihin on valtava insinöörihaaste, jota mikään instituutti ei ole vielä ratkaissut. Useimmat asiantuntijat uskovat kuitenkin, että kryptografisesti merkittävän kvanttitietokoneen tulo on vain kysymys siitä, milloin se tapahtuu, ei siitä, tapahtuuko se. Aikatauluarviot vaihtelevat vuosikymmenestä useisiin vuosikymmeniin. Tämä epävarmuus on juuri se syy, miksi siirtyminen post-kvanttikryptografiaan on aloitettava nyt.
Mitä on post-kvanttikryptografia?
Post-kvanttikryptografia (PQC) on uuden sukupolven salausalgoritmeja, jotka on suunniteltu turvallisiksi sekä perinteisiä tietokoneita että kvanttitietokoneita vastaan. Toisin kuin kvanttiavaimen jakelu (joka vaatii erityistä laitteistoa), PQC-algoritmit toimivat tavallisissa tietokoneissa ja ne voidaan julkaista ohjelmistopäivityksinä – mikä tarkoittaa, että ne voivat korvata nykyiset haavoittuvat algoritmit ilman uutta infrastruktuuria.
Vuonna 2024 Yhdysvaltain kansallinen standardointi- ja teknologiainstituutti (NIST) viimeisteli ensimmäiset PQC-standardinsa. Johtavat ehdokasalgoritmit perustuvat hilaongelmiin – erilaiseen matematiikkaan, jota Shorin algoritmi ei pysty nopeuttamaan. Toisin kuin suurten kokonaislukujen jakaminen alkutekijöihin, hilaongelmien vaikeuden ei tiedetä kutistuvan kvanttihyökkäyksen alla.
Miksi perinteisiä algoritmeja ei vain korvata?
Standardoitu, laajasti julkaistu post-kvanttikryptografia on vielä uutta, eikä se ole käynyt läpi vuosikymmenten julkista tarkastelua, kuten RSA ja elliptisen käyrän kryptografia. Turvallisin lähestymistapa on hybridikryptografia: post-kvanttialgoritmin lisääminen perinteisen algoritmin päälle. Tietonne ovat suojattuja, ellei hyökkääjä murra molempia samanaikaisesti, mikä vaatisi sekä kvantti- että perinteistä läpimurtoa.
Miten Proton on jo toiminut
Post-kvanttisuojaus julkaistiin Proton Mailissa toukokuussa 2026, ja se on saatavilla kaikissa tilauksissa. Kun se on otettu käyttöön, Proton Mail luo post-kvanttivalmiit avaimet uusille salatuille sähköposteille suojaten viestinne sekä nykyisiltä uhilta että tulevaisuuden kvanttitietokoneilta.
Johtava PQC-standardointi
Yhdessä Saksan tietoturvaviraston (BSI) kryptografien kanssa Proton oli mukana kirjoittamassa ensimmäistä OpenPGP-standardin post-kvanttilaajennusta(uusi ikkuna) – kyseessä on avoin standardi, jota käytetään salattuihin sähköposteihin maailmanlaajuisesti. Tämä varmistaa, että post-kvanttisuojaus toimii Protonin ja muiden palveluntarjoajien välillä, ei vain Protonin omassa ekosysteemissä.
Luokkansa parhaat algoritmit
Käyttämällä perinteisten ja post-kvanttialgoritmien yhdistelmää (hybridikryptografiaa) tämä uusi standardi tarjoaa korkeimman turvallisuustason. Tietonne ovat turvassa, ellei hyökkääjä murra sekä perinteistä että kvanttikryptografiaa. Post-kvanttikomponentti käyttää hilapohjaisia algoritmeja, sillä ne tarjoavat hyvän turvallisuuden ja suorituskyvyn.
- CRYSTALS-Kyber + X25519 salaukseen
- CRYSTALS-Dilithium + Ed25519 sähköisille allekirjoituksille
Pysyvät symmetriset avaimet
Kehitämme myös uutta standardia(uusi ikkuna) sähköpostien salaamiseksi uudelleen turvallisemmilla avaimilla ja vanhojen poistamiseksi käytöstä ilman, että pääsy tietoihin menetetään. Tämä varmistaa, että aiemmin vastaanotetut sähköpostit ovat turvassa kvanttitietokoneilta.
Alice salaa aiemmin vastaanottamansa viestit uudelleen varmistaakseen, että ne ovat turvassa kvanttitietokoneilta.
Ota tietosi haltuusi
Proton rakennettiin suojaamaan tietojanne alusta alkaen – ja siltä, mitä on tulossa seuraavaksi. Päästä päähän -salauksen, post-kvanttisuojauksen, avoimen lähdekoodin sovellusten ja riippumattomien auditointien ansiosta tietonne pysyvät vain teidän ominanne.
