ポスト量子を理解する

Entrustはさまざまな社外組織と連携し、RSAやECCなどの従来の暗号化メソッドを、新しいPQアルゴリズムと並べた対比表を新しいIETF X.509証明書の書式として提案することで、ポスト量子暗号化対策において主導的な役割を果たしています。

例えば、当社は、米国国立標準技術研究所（NIST）のような組織の動向をきちんと把握しています。NISTでは量子コンピューティングに耐性のあるアルゴリズムを開発し、最終的にはそれらを標準化するプロジェクトが進行中です。 Entrustは企業がITエコシステムを維持して交換を減らし、システムの稼働時間を維持することができ、準備不足で高額な変更をしなくて済むように支援したいと考えています。

Entrustは、PQコミュニティ内でソリューションを検討できるIETFフォーラムの議論を積極的にリードしてきました。 Entrustの公式提案は、次のIETF標準フォーラムで公開されています。

Composite Keys and Signatures for Use in Internet PKI（インターネットPKI用の復号鍵と署名）
ポスト量子暗号の普及に伴い、エンティティは複数の暗号アルゴリズムで複数の公開鍵を所有する必要があります。 個々のポスト量子アルゴリズムの信頼性が問題となるため、マルチ鍵暗号化運用は、各コンポーネント アルゴリズムを個別に破らなければ暗号を解けないような方法で実施する必要があります。 そのためには、複合公開鍵と複合署名データを保持する構造を新しく定義する必要があります。

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Multiple Public-Key Algorithm X.509 Certificates（複数の公開鍵アルゴリズムを使用するX.509証明書）
このドキュメントでは、暗号化マテリアルを代替する一連のマテリアルをX.509 V3 デジタル証明書、X.509v2証明書失効リスト（CRL）、PKCS＃10の証明書署名リクエスト（CSR）に埋め込む方法が説明されています。

埋め込まれた代替暗号マテリアルにより、公開鍵インフラストラクチャが単一のオブジェクト内で複数の暗号アルゴリズムを使用できるようになります。 さらに、既存のアルゴリズムを使用するシステムとの下位互換性を維持しながら、新しい暗号化スキームへの移行が可能になります。 3つのX.509拡張機能と3つのPKCS＃10属性が定義され、拡張機能と属性に含まれる代替暗号化マテリアルの署名と検証の手順が詳しく説明されています。

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Problem Statement for Post-Quantum Multi-Algorithm PKI（ポスト量子マルチアルゴリズムPKIの課題文）
ポスト量子コミュニティ（NIST PQCコンペティションを取り巻くコミュニティなど）は、RSAやECCと新しいプリミティブを組み合わせた「ハイブリッド」暗号を推進し、両方の量子技術による攻撃に対抗できる可能性を高めようと提案しています。 また、新しいプリミティブのアルゴリズム的/数学的打破も提唱しています。 Entrustは2回提出を見合わせた後、半公式な課題文の位置付けドラフトと、ソリューションの3大カテゴリの概要を提出しました。

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How Post-Quantum Computing Will Affect Cryptography（ポスト量子コンピューティングが暗号化に及ぼす影響）
認証に使用される適切に設計されたデジタル署名スキームは、有効な量子コンピューターが実際にオンラインになる日まで安全です。 今日の量子コンピューターは規模が限られているため、現行の暗号化への脅威とはなりません。 そこで脅威が現実化する前に、工学上重要な障害をいくつか克服する必要があります。

一方で専門家はこれらの障害がやがて克服されると考えています。 現在の業界標準である公開鍵アルゴリズムを解読できる量子コンピュータが、現在開発中のシステムの想定寿命内に市場に投入されると予測する人は少なくありません。

今日の公開鍵アルゴリズムは、認証、デジタル署名、データ暗号化、鍵確立のために展開されています。 十分な規模の量子コンピュータが実現すれば、これらの機能に代わる暗号化スキームが必要になります。

データ暗号化と鍵共有アルゴリズムは、暗号文記録攻撃の影響を受けやすくなっています。この攻撃では、攻撃者は量子化以前のアルゴリズムによって保護された交換を記録し、将来の分析のために暗号文を保存します。 これは、「今収集し、後で復号化する」戦略として知られています。 実行可能な量子コンピューターが作成されると、ハッカーは平文を復元できるようになります。 必要なアルゴリズムのセキュリティ寿命に応じて、量子以前の暗号はこれらの主目的に対してより早く脆弱になります。

有効な量子コンピューターが現れれば、署名者が後から量子コンピューターで解読された秘密鍵で偽造された署名だと主張して、以前に作成された署名を否認する可能性もあります。

ポスト量子技術と従来技術によるハイブリッド暗号化
ポスト量子時代のセキュアな暗号通信に備える方法には、さまざまなアプローチがあります。 ハイブリッドアプローチの使用は、未定義のPQアルゴリズムへの過渡的な方法として最も一般的な案の1つです。

ハイブリッドアプローチは、1つのアルゴリズムを信頼するのではなく、RSAやECCなどの従来アルゴリズムと新しいPQアルゴリズムを同時に配置するよう提案しています。 これは現在のユースケースには有効です。対してプレ量子技術は認証方法として、またPQアルゴリズムに対抗するITエコシステムを試験する方法としては許容できます。