Апокалипсис криптографии: подготовка к квантовому прорыву
Подготовка криптографии к квантовым вычислениям
Покупка
Тематика:
Криптография
Издательство:
ДМК Пресс
Автор:
Граймс Роджер А.
Перевод:
Яроцкий Владимир Александрович
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 290
Дополнительно
Вид издания:
Практическое пособие
Уровень образования:
ВО - Магистратура
ISBN: 978-5-97060-837-1
Артикул: 748348.01.99
Доступ онлайн
899 ₽
В корзину
В связи с бурным развитием технологий требования к компьютерной безопасности постоянно изменяются. Шифры, которые на сегодняшний день можно считать надежными, при использовании квантового компьютера будет легко взломать, и эта реальность уже не за горами. Вот почему необходимо уже сейчас готовиться к квантовому криптографическому прорыву, и эта книга послужит для читателя бесценным руководством к действию. Автор, известный специалист по компьютерной безопасности, показывает, какие приложения могут оказаться самыми уязвимыми перед квантовыми вычислениями, как лучше использовать современные технологии шифрования и как внедрить новую постквантовую криптографию для обеспечения безопасности пользователей, данных и инфраструктуры.
Издание адресовано работникам служб информационной безопасности, которые принимают во внимание угрозы, возникающие с появлением квантовых вычислений, и планируют защитить свои организации от взломов информационных систем.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Роджер А. Граймс Апокалипсис криптографии
Cryptography Apocalypse Preparing for the Day When Quantum Computing Breaks Today’s Crypto Roger A. Grimes
Апокалипсис криптографии Подготовка криптографии к квантовым вычислениям Роджер А. Граймс Москва, 2020
УДК 004.382 ББК 32.973-018 Г75 Граймс Р. А. Г75 Апокалипсис криптографии / пер. с англ. В. А. Яроцкого. – М.: ДМК Пресс, 2020. – 290 с.: ил. ISBN 978-5-97060-837-1 В связи с бурным развитием технологий требования к компьютерной безопасности постоянно изменяются. Шифры, которые на сегодняшний день можно считать надежными, при использовании квантового компьютера будет легко взломать, и эта реальность уже не за горами. Вот почему необходимо уже сейчас готовиться к квантовому криптографическому прорыву, и эта книга послужит для читателя бесценным руководством к действию. Автор, известный специалист по компьютерной безопасности, показывает, какие приложения могут оказаться самыми уязвимыми перед квантовыми вычислениями, как лучше использовать современные технологии шифрования и как внедрить новую постквантовую криптографию для обеспечения безопасности пользователей, данных и инфраструктуры. Издание адресовано работникам служб информационной безопасности, которые принимают во внимание угрозы, возникающие с появлением квантовых вычислений, и планируют защитить свои организации от взломов информационных систем. УДК 004.382 ББК 32.973018 All rights reserved. This Translation publish under license with the original publisher John Wiley & Sons, lnc. Russian language edition copyright © 2020 by DMK Press. All rights reserved. Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. ISBN 9781119618195 (англ.) Copyright © by John Wiley & Sons, Inc., 2020 ISBN 9785970608371 (рус.) © Оформление, издание, перевод, ДМК Пресс, 2020
Я посвящаю эту книгу моей жене Трише, женщине замужем в полном смысле этого слова
Краткое содержание I Учебник по квантовым вычислениям ..............................................................21 1 Введение в квантовую механику ................................................................................22 2 Введение в квантовые компьютеры .........................................................................52 3 Как квантовые вычисления могут взломать существующие криптокоды? ............................................................................................................................85 4 Когда случится криптопрорыв? .................................................................................114 5 Каким будет постквантовый мир? ...........................................................................130 II Подготовка к квантовому взрыву ....................................................................163 6 Квантовоустойчивая криптография .......................................................................164 7 Квантовая криптография ..............................................................................................208 8 Квантовые сети ...................................................................................................................233 9 Готовимся сейчас ..............................................................................................................251
Содержание Содержание .............................................................................................................................................6 Краткое содержание ..........................................................................................................................6 Об авторе ................................................................................................................................................12 Благодарности .....................................................................................................................................13 Предисловие .........................................................................................................................................15 I Учебник по квантовым вычислениям ..............................................................21 1 Введение в квантовую механику ................................................................................22 Что такое квантовая механика? ..................................................................................22 Квант противоречит интуиции ..............................................................................23 Квантовая механика реальна ................................................................................24 Основные свойства квантовой механики ...............................................................27 Фотоны и квантовая механика ..............................................................................28 Фотоэлектрический эффект ...................................................................................28 Двойственность волна–частица ...........................................................................29 Принцип вероятности ...............................................................................................34 Принцип неопределенности ..................................................................................38 Спиновые состояния и заряды ..............................................................................40 Квантовое туннелирование ....................................................................................41 Суперпозиция ...............................................................................................................42 Эффект наблюдателя .................................................................................................44 Теорема об отсутствии клонирования ...............................................................45 Жуткая запутанность ..................................................................................................46 Декогеренция ...............................................................................................................47 Квантовые примеры в современном мире.............................................................49 Для дополнительной информации ...........................................................................50 Резюме ...................................................................................................................................51 2 Введение в квантовые компьютеры .........................................................................52 В чем отличие квантовых компьютеров? ................................................................52 Традиционные компьютеры используют биты ...............................................52 Квантовые компьютеры используют кубиты ...................................................55 Квантовые компьютеры еще не готовы к прайм-тайму ..............................59 Квант скоро будет царствовать .............................................................................60
Содержание Квантовые компьютеры улучшают кубиты, используя исправление ошибок .................................................................................................61 Типы квантовых компьютеров .....................................................................................67 Сверхпроводящие квантовые компьютеры .....................................................68 Квантовые компьютеры на основе алгоритма отжига ................................69 Универсальные квантовые компьютеры ...........................................................71 Топологические квантовые компьютеры ..........................................................73 Компьютеры Majorana Fermion компании Microsoft....................................74 Квантовые компьютеры с ионными ловушками ............................................75 Квантовые компьютеры в облаке ........................................................................77 Квантовые компьютеры, произведенные не в США .....................................78 Компоненты квантового компьютера ......................................................................79 Квантовое программное обеспечение ..............................................................80 Квантовый стек ............................................................................................................81 Национальное руководство ..........................................................................................81 Руководство национальной политикой .............................................................81 Денежные гранты и инвестиции ...........................................................................82 Другая квантовая научная информация .................................................................82 Дополнительные ресурсы ..............................................................................................83 Резюме ...................................................................................................................................83 3 Как квантовые вычисления могут взломать существующие криптокоды? ............................................................................................................................85 Основы криптографии .....................................................................................................85 Шифрование .................................................................................................................86 Хеширование .............................................................................................................100 Применение криптографии .................................................................................101 Как квантовые компьютеры могут взломать криптокоды ............................102 Сокращение времени .............................................................................................102 Квантовые алгоритмы ............................................................................................104 Что квант может и что не может сломать .......................................................108 Все еще теория .........................................................................................................112 Резюме ................................................................................................................................113 4 Когда случится криптопрорыв? .................................................................................114 Это вечное «лет через 10» ..........................................................................................114 Факторы квантового криптопрорыва ....................................................................115 Квантовая механика реальна? ...........................................................................115 Квантовые компьютеры реальны? ....................................................................116 Суперпозиция реальна? ........................................................................................ 117 Реален ли алгоритм Питера Шора? .................................................................. 117 Достаточно ли у нас стабильных кубитов? .................................................... 117 Квантовые ресурсы и конкуренция .................................................................118 У нас есть постоянное улучшение? ...................................................................119 Мнения экспертов....................................................................................................120 Когда случится квантовый киберпрорыв .............................................................120 Временные сценарии .............................................................................................120
Содержание 9 Когда следует быть готовыми? ...........................................................................123 Сценарии криптопрорыва ..........................................................................................125 Новая технология надолго останется в распоряжении национальных государств ....................................................................................126 Применение крупнейшими компаниями ....................................................... 127 Массовое распространение.................................................................................128 Наиболее вероятный сценарий прорыва ......................................................128 Резюме ................................................................................................................................129 5 Каким будет постквантовый мир? ...........................................................................130 Взломанные приложения ............................................................................................130 Ослабленные хеши и симметричные шифры ..............................................131 Взломанные асимметричные шифры ..............................................................134 Ослабленные и взломанные генераторы случайных чисел ...................135 Слабые, или взломанные, зависимые приложения ...................................136 Квантовые вычисления ............................................................................................... 147 Квантовые компьютеры ........................................................................................ 147 Квантовые процессоры .........................................................................................149 Квантовые облачные вычисления ....................................................................150 Будет использоваться квантовая криптография ...............................................150 Квантовая идеальная конфиденциальность .................................................150 Появляется квантовая сеть .........................................................................................151 Квантовые приложения ..............................................................................................152 Улучшение химикатов и лекарств .....................................................................152 Лучшие аккумуляторы электроэнергии ..........................................................153 Настоящий искусственный интеллект .............................................................154 Управление цепочками поставок ......................................................................155 Квантовые финансы ...............................................................................................155 Улучшенное управление рисками.....................................................................156 Квантовый маркетинг .............................................................................................156 Более точный прогноз погоды ...........................................................................156 Квантовые деньги ....................................................................................................156 Квантовое моделирование .................................................................................. 157 Более совершенное вооружение и точное оружие ................................... 157 Квантовая телепортация ....................................................................................... 157 Резюме ................................................................................................................................162 II Подготовка к квантовому взрыву ....................................................................163 6 Квантовоустойчивая криптография .......................................................................164 Постквантовый конкурс NIST ....................................................................................164 Классификация уровня безопасности ............................................................. 167 PKE против КЕМ .......................................................................................................169 Формальные гарантии неразличимости ........................................................169 Размеры ключа и шифрованного текста ........................................................171 Типы постквантовых алгоритмов .............................................................................172 Криптография на основе кода ...........................................................................172
Содержание Криптография на основе хеша ..........................................................................173 Решетчатая криптография ....................................................................................175 Многомерная криптография ............................................................................... 177 Криптография изогенной сверхсингулярной эллиптической кривой .......................................................................................................................... 177 Доказательство нулевого знания ......................................................................178 Квантовая устойчивость симметричного ключа .........................................180 Квантовоустойчивые асимметричные шифры ...................................................181 BIKE ................................................................................................................................182 Classic McEliece.........................................................................................................183 CRYSTALS-Kyber ........................................................................................................184 FrodoKEM ....................................................................................................................184 HQC ................................................................................................................................185 LAC..................................................................................................................................186 LEDAcrypt..................................................................................................................... 187 NewHope ...................................................................................................................... 187 NTRU .............................................................................................................................188 NTRU Prime .................................................................................................................188 NTS-КЕМ ......................................................................................................................189 ROLLO ............................................................................................................................189 Round5 ..........................................................................................................................190 RQC .................................................................................................................................190 SABER ............................................................................................................................191 SIKE ................................................................................................................................191 ThreeBears ...................................................................................................................192 Общие замечания по размерам ключей PKE, KEM и шифротекста ....193 Квантовоустойчивые схемы цифровой подписи ..............................................195 CRYSTALS-Dilithium .................................................................................................196 FALCON ......................................................................................................................... 197 GeMSS ...........................................................................................................................198 LUOV ..............................................................................................................................199 MQDSS ..........................................................................................................................199 Picnic .............................................................................................................................200 qTESLA ..........................................................................................................................200 Rainbow ........................................................................................................................201 SPHINCS+ .....................................................................................................................201 Общие замечания о ключе и размерах подписи .......................................204 Рекомендуемые предостережения .........................................................................204 Недостаток стандартов ..........................................................................................205 Проблемы производительности ........................................................................206 Отсутствие проверенной защиты ......................................................................206 Для дополнительной информации .......................................................................... 207 Резюме ................................................................................................................................ 207 7 Квантовая криптография ..............................................................................................208 Квантовые RNG................................................................................................................209 Случайное не всегда случайное ........................................................................209 Почему истинная случайность так важна? .....................................................211
Доступ онлайн
899 ₽
В корзину