Google е измислила как да защити HTTPS от квантови хакерски атаки, без да увеличава размера на TLS сертификатите

Google предложи ново решение за защита на сертификатите, необходими за протокола HTTPS от хипотетични атаки с участието на квантови компютри, без да се увеличава размерът на самите сертификати.

Криптографските елементи в съвременните сертификати X.509 са с размер около 64 байта – дори в пълния си вид те теоретично могат да бъдат разбити с помощта на квантовия алгоритъм на Шор. За да се защитят сертификатите, работещи по същия начин от квантови атаки, ще трябва да се увеличи размера на криптографските данни 40 пъти – до 2,5 килобайта. Всички тези данни ще трябва да се прехвърлят, когато браузърът се свързва с даден сайт, но колкото по-голям е размерът на сертификата, толкова по-бавно се извършва handshake-а (ръчно предаване), и ако времето за отваряне на уебстраниците се увеличи, повечето потребители на интернет просто ще изключат новия вид криптиране – особено като се има предвид, че трафикът, преминаващ през междинни възли, също ще се забави.

За да подобри силата на криптирането, Google се обърна към дърветата на Меркъл – структури от данни, които използват хешове и математически операции за проверка на съдържанието на големи количества информация, т.е. малки парчета данни в сравнение с традиционните процеси на проверка на инфраструктурата на публичния ключ.

Казано по-просто, сертификационният орган подписва само „главния възел на цялото дърво“, съдържащ няколко милиона сертификата, а „сертификатът“, изпратен на браузъра всъщност е само опростено потвърждение, че е включен в дървото.

Ако квантовият алгоритъм на Шор работи на практика, нападателите ще могат да фалшифицират подписи на класически сертификати за криптиране и да компрометират публични ключове – това ще им даде възможност да фалшифицират времеви марки на сертификатите, които се използват, за да се каже на браузъра или операционната система, че даден сертификат е регистриран, въпреки че той не е. За да елиминира тази възможност, Google е преминала към квантово устойчиви алгоритми като ML-DSA, което означава, че нападателят ще трябва да разбие както класическото, така и постквантовото криптиране, за да създаде фалшификат.

Сертификатите на базата на Меркъл (Merkle Tree Certificates, MTC) осигуряват гаранция за защита срещу хакерски атаки с помощта на квантов алгоритъм, като запазват размера на криптографските данни в рамките на същите 64 байта. Новата система вече е внедрена в браузъра Chrome, а за да се тества нейната ефективност, Cloudflare, която засега единствена генерира този разпределен регистър, е регистрирала около хиляда TLS сертификата от нов тип. Очаква се в бъдеще тази задача да се падне на традиционните органи за издаване на сертификати – вече е сформирана работна група за PKI, регистри и дървесни подписи, която да разработи дългосрочно решение.