Kvanttihyökkäykset

Kvanttihyökkäykset ovat kryptografian alalla käytetty termi, joka kuvaa hyökkäyksiä, joissa kvanttimekaniikan ja kvanttialgoritmien avulla voidaan heikentää tai murtaa aiemmin luotua julkisen avaimen kryptografiaa. Keskeisimpiä kohteita ovat RSA-, ECC- ja DSA- sekä niihin liittyvät digitaalisen allekirjoituksen mekanismit.

Merkittävimpiä kvanttihyökkäyksiä ovat Shorin algoritmi ja Groverin algoritmi. Shorin algoritmi pystyy faktoroimaan suuria lukuja ja ratkaisemaan diskreetin logaritmin ongelman polynomiajassa kvanttitietokoneella, mikä tekee RSA- ja ECC-avainpituuksista käytännössä murtuvia. Groverin algoritmi tarjoaa yleisen nopeutuksen epästrukturoitujen hakujen suorittamiseen, mikä heikentää symmetristen avainten ja hajautusfunktioiden turvallisuutta; käytännössä avainkohtia on pidentämällä mahdollista säilyttää nykyinen turvallisuustaso.

Nykytilanteessa riittävän suuria ja luotettavia kvanttitietokoneita ei ole käytössä yleisissä järjestelmissä, ja kvanttihyökkäysten toteutuksen aika ja kustannukset ovat edelleen este. Kuitenkin teknologian kehitys aiheuttaa tarvetta varautua ja suunnitella siirtymää.

Käytännön suojautuminen perustuu post-quantum kryptografiaan (PQC), jonka tarkoituksena on kehittää algoritmeja, jotka kestävät kvanttisien hyökkäysten. Kansainvälisessä standardointiprosessissa, kuten NISTin PQC-prosessissa, testataan ja valitaan PQC-algoritmeja. Esimerkkejä ovat lattice-pohjaiset KryptKyber-tyyppiset ratkaisut sekä Dilithium-signatuurit, code-based Classic McEliece sekä hash-pohjaiset vaihtoehdot. Siirtymässä suositellaan käyttämään hybridejä sekä pidentämään avaimia, jotta järjestelmät voivat vastata sekä nykyisiin että kvanttihyökkäyksiin.