Появление технологии квантовых вычислений поставит под угрозу многие современные криптографические алгоритмы, особенно криптографические алгоритмы с открытым ключом, широко используемые для защиты цифровой информации. С этой целью эксперты по безопасности во всем мире заняты разработкой технических стандартов для" постквантовой криптографии" и анализ множества проблем перехода от инфраструктуры криптографии с открытым ключом к обратной квантовой криптографии. Одна из них - высокие вычислительные требования методов постквантового шифрования. Теперь команда под руководством Джорджа Сигеля, профессора информационной безопасности Мюнхенского технического университета, разработала и построила чип, который может эффективно применять постквантовая криптография.
Чип представляет собой так называемую специализированную интегральную схему, которая обычно разрабатывается и изготавливается с учетом требований пользователя и нужд конкретной электронной системы. Команда Siegel на основе стандарта RISC-V с открытым исходным кодом изменила дизайн чипа и применила метод совместного проектирования аппаратного и программного обеспечения, изменив ядро и ускорив необходимые операции расчета, специальные инструкции, а также разработала специальные аппаратные ускорители, выполняющие квантовое шифрование. после того, как новый чип может добиться лучшей производительности.
Новый чип можно использовать не только с Kyber, наиболее многообещающим кандидатом для постквантовой криптографии, но и с SIKE, альтернативным алгоритмом, требующим большей вычислительной мощности. Чип использует шифрование Kyber примерно в 10 раз быстрее и потребляет примерно в восемь раз меньше энергии, чем чип, полностью основанный на программном решении. Однако использование шифрования SIKE будет в 21 раз быстрее, чем чипы, использующие только программные решения. Потому что SIKE рассматривается как многообещающая альтернатива. В тех случаях, когда чипы используются долгое время, такие меры предосторожности имеют смысл.
Исследователи полагают, что так называемые аппаратные трояны также представляют собой растущую угрозу для постквантовой криптографии. Это может иметь серьезные последствия, если злоумышленнику удастся внедрить троянские схемы в конструкцию микросхемы до или во время ее изготовления." До сих пор мы очень мало знали о том, как настоящие злоумышленники используют аппаратных троянов," Сигель объяснил. Чтобы разработать меры защиты, мы ставим себя в ряды злоумышленников' shoes, сами разрабатывая и скрывая троян. Вот почему мы создали четыре трояна, а затем поместили их в наш постквантовый чип, и они работают по-разному."
В течение следующих нескольких месяцев Сигел и его команда сосредоточатся на тестировании возможностей шифрования чипа&# 39, а также функциональности и проверяемости аппаратного трояна&# 39. Компания Segal разработала новую программу искусственного интеллекта, которая может реконструировать и восстановить точную функцию чипа даже без доступной документации. Путем сложного процесса проводящие шины внутри чипа полируются слой за слоем, и каждый слой фотографируется. Затем программа искусственного интеллекта используется для восстановления точной функции чипа." Эта реконструкция может помочь идентифицировать компоненты микросхемы, функции которых не связаны с реальной задачей и могут быть встроены в них," - сказал Сигел. Такой процесс может однажды стать стандартом для выборочной проверки оптовых заказов на чипы. В сочетании с эффективным постквантовым шифрованием мы можем сделать оборудование на заводах и в автомобилях более безопасным."