آمادگی برای عصر پسا کوانتوم؛ چرا خطرات رایانه‌های کوانتومی از همین امروز امنیت داده‌ها را تهدید می‌کند؟

رایانه‌های کوانتومی هنوز قلمرویی ناشناخته به نظر می‌رسند، اما تهدیدی که برای دنیای فناوری به‌همراه دارند بسیار جدی است. این فناوری از یک سو نویدبخش پیشرفت‌های شگرف در حوزه‌هایی مانند مدل‌سازی مالی است، و از سوی دیگر می‌تواند استانداردهای رمزنگاری محافظت‌کننده از دولت‌ها، کسب‌وکارها و زیرساخت‌های حیاتی سراسر جهان را تضعیف کند.

بسیاری از کارشناسان پیشرفت این حوزه را با هوش مصنوعی مقایسه می‌کنند، اما این قیاس چندان دقیق نیست. در حالی که هوش مصنوعی شیوه فعالیت و کارایی سازمان‌ها را متحول می‌کند، محاسبات کوانتومی می‌توانند بنیادهای رمزنگاری حاکم بر حفاظت از داده‌های حساس و ارتباطات دیجیتال را به‌طور اساسی به چالش بکشند. با وجود اینکه جدول زمانی دقیق ظهور این سیستم‌ها هنوز نامشخص است، سازمان‌ها باید از همین امروز آماده شوند؛ زیرا هر چه زودتر میزان آسیب‌پذیری زیرساخت‌های رمزنگاری خود را ارزیابی کرده و برای امنیت پسا کوانتوم برنامه‌ریزی کنند، هنگام وقوع عملی این تهدید آمادگی بالاتری خواهند داشت.

شتاب گرفتن توسعه محاسبات کوانتومی

سرمایه‌گذاری در حوزه محاسبات کوانتومی با سرعتی چشمگیر در حال رشد است و اقتصادهای بزرگ جهان مانند ایالات متحده مبالغ هنگفتی را به توسعه این فناوری اختصاص داده‌اند. بریتانیا نیز پیش‌تر تعهدی تا سقف ۲ میلیارد پوند برای نوآوری‌های کوانتومی در نظر گرفته و قصد دارد به نخستین کشور جهان در زمینه تولید و به‌کارگیری رایانه‌های کوانتومی در مقیاس گسترده تبدیل شود.

این حجم از سرمایه‌گذاری موتور محرک توسعه فناوری‌های کوانتومی است که می‌تواند مزایای بی‌شماری به‌همراه داشته باشد. این فناوری با حل محاسبات پیچیده‌ای که پردازش آن‌ها برای رایانه‌های سنتی سال‌ها طول می‌کشد، می‌تواند شبکه‌های انرژی و حمل‌ونقل را بهینه‌سازی کرده و زنجیره تأمین جهانی را روان‌تر سازد. با این حال، محاسبات کوانتومی درست همانند هوش مصنوعی خطرات امنیتی قابل توجهی را نیز به‌همراه دارد.

اکثر روش‌های رمزنگاری کلید عمومی امروزی، از جمله RSA و رمزنگاری منحنی بیضوی (ECC)، بر مسائل ریاضی پیچیده‌ای متکی هستند که حل آن‌ها توسط رایانه‌های متداول به زمان بسیار زیادی نیاز دارد. در نقطه مقابل، یک رایانه کوانتومی با قدرت پردازش کافی می‌تواند این مسائل ریاضی را با سرعتی خارق‌العاده و نمایی حل کند و لایه‌های حفاظتی داده‌های حساس را از میان بردارد.

اگرچه هنوز تاریخ مشخصی برای روز شکسته شدن رمزنگاری‌های متداول (که اغلب به‌عنوان «روز کیو» یا Q-Day شناخته می‌شود) تعیین نشده است، اما تهدیدات سایبری ناشی از این فناوری از هم‌اکنون آغاز شده‌اند.

تهدیدی که از همین امروز آغاز شده است

مهاجمان و نفوذگران سایبری هم‌اکنون راهبردی موسوم به «اکنون جمع‌آوری کن، بعداً رمزگشایی کن» (Harvest Now, Decrypt Later) را در پیش گرفته‌اند. آن‌ها اطلاعات رمزگذاری‌شده کنونی را سرقت و ذخیره می‌کنند تا در آینده، به محض دسترسی به رایانه‌های کوانتومی به اندازه کافی قدرتمند، قفل آن‌ها را باز کنند. این موضوع نشان می‌دهد که داده‌ها برای قرار گرفتن در معرض خطر، لزوماً نیازی به آسیب‌پذیر بودن در زمان حاضر ندارند.

این مسئله به‌ویژه برای داده‌های حساس و بلندمدتی که باید سال‌ها محرمانه باقی بمانند نگران‌کننده است؛ اطلاعاتی نظیر اسناد دولتی، داده‌های زیرساخت‌های حیاتی، مالکیت فکری و اسرار تجاری شرکت‌ها. اطلاعاتی که امروز رهگیری می‌شوند، شاید در حال حاضر ایمن به نظر برسند، اما با جهش‌های آتی در فناوری کوانتوم آشکار خواهند شد.

در نهایت، سازمان‌ها در تمامی صنایع نمی‌توانند تا رسیدن روز کیو (Q-Day) دست روی دست بگذارند. اکنون زمان آغاز گذار به امنیت پسا کوانتوم فرا رسیده است، هرچند ممکن است شروع این مسیر پیچیده به نظر برسد.

آغاز اقدامات حفاظتی از نقطه صفر

نخستین گام برای سازمان‌ها این است که نقاط آسیب‌پذیری کنونی خود را به‌دقت شناسایی کنند. در عمل، این اقدام به معنای دسته‌بندی اطلاعاتی است که به حفاظت بلندمدت نیاز دارند و همچنین شناخت دقیق ساختار الگوریتم‌های رمزنگاری به کار رفته در سامانه‌ها. ارزیابی جامع معماری رمزنگاری می‌تواند وابستگی‌های پنهان را آشکار کند و به تیم‌های فنی نشان دهد که کدام سیستم‌ها و داده‌ها نیازمند توجه و ایمن‌سازی فوری هستند.

نتایج این ممیزی‌ها مسیر گذار به امنیت مقاوم در برابر کوانتوم را هموار می‌سازد؛ حوزه‌ای که رمزنگاری پسا کوانتوم (PQC) در آن نقش کلیدی ایفا خواهد کرد. استانداردهای رمزنگاری پسا کوانتوم تدوین‌شده توسط مؤسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST)، یک نقشه راه و نقطه شروع شفاف برای سازمان‌هایی فراهم می‌کند که در پی نوسازی محیط‌های امنیتی خود هستند.

رویکردهای دیگر کاربردهای تخصصی‌تری دارند؛ به‌عنوان نمونه، توزیع کلید کوانتومی (QKD) از قوانین فیزیک کوانتوم برای تبادل کلیدهای رمزنگاری بهره می‌برد و هرگونه تلاش برای استراق سمع و رهگیری را به‌سرعت آشکار می‌سازد. از آنجا که این روش به زیرساخت‌های سخت‌افزاری خاصی نیاز دارد، بیشتر برای سناریوهای فوق‌حساس کاربرد دارد تا استقرار عمومی در همه شبکه‌ها. بنابراین، انتخاب رویکرد مناسب به این بستگی دارد که سازمان چه نوع داده‌هایی برای حفاظت دارد، محرمانگی اطلاعات چقدر باید دوام داشته باشد و چه سیستم‌هایی در سازمان فعال هستند.

هوش مصنوعی در سال‌های اخیر نشان داد که فناوری‌های نوظهور با چه سرعتی می‌توانند معادلات امنیت سایبری را بازنویسی کنند و محاسبات کوانتومی بدون تردید تحول بزرگ بعدی خواهد بود. سازمان‌ها نباید منتظر بمانند تا این تهدید به مرحله اجرا درآید؛ بلکه باید همین امروز با ترسیم نقشه نقاط ضعف، ارزیابی گزینه‌های جایگزین و اولویت‌بندی برنامه‌های مهاجرت اقدام کنند. هر چه زودتر این اقدامات آغاز شوند، فرصت بیشتری برای مدیریت فرایند مهاجرت پیش از به خطر افتادن امنیت داده‌ها وجود خواهد داشت.