Con l’ultima versione del nostro sistema operativo [frXOS-2.9.0] diamo priorità ai due algoritmi crittografici ibridi post-quantum (PQC) X25519MLKEM768 e SECP256R1MLKEM768 per lo scambio di chiavi TLS, rendendo i vostri dati in transito quantum-safe per impostazione predefinita. Grazie alla tecnologia fragmentiX Secret Sharing, indipendentemente dalla crittografia utilizzata per il trasporto, i vostri dati a riposo sono sempre protetti dagli attacchi, compresi quelli che in futuro potrebbero essere eseguiti utilizzando computer quantistici.

Recentemente, gli algoritmi di crittografia post-quantum (PQC) sono stati standardizzati dal National Institute of Standards and Technology (NIST) degli Stati Uniti ed è iniziata la loro integrazione in HTTPS/TLS, con l’obiettivo di rendere i dati in transito sicuri rispetto alle minacce quantistiche. Questo sviluppo è in linea con le raccomandazioni della Commissione europea, come indicato nella sua roadmap coordinata per la transizione alla crittografia post-quantum.

Nella stessa direzione, il BSI ha pubblicato una dichiarazione congiunta firmata da partner di 21 Paesi europei, tra cui la Cancelleria federale austriaca e l’ANSSI francese.

Come utilizzarlo con l'fragmentiX

Da tempo supportiamo gli algoritmi ibridi PQC all'avanguardia, che combinano la classica crittografia a curva ellittica e quella post-quantistica per garantire una sicurezza a lungo termine. Con l'aggiornamento frXOS-2.9.0, abbiamo dato loro priorità per tutte le connessioni (sia front-end che back-end). Ciò significa che utilizzando un'appliance fragmentiX sarete pronti a mantenere i vostri dati permanentemente al sicuro dal punto di vista quantistico per tutto il loro ciclo di vita.

Front-end (rivolto all'utente o ai servizi locali)

I server S3 e WebDAV in esecuzione sulla periferica fragmentiX supportano e preferiscono gli algoritmi di curva ellittica ibrida/PQC X25519MLKEM768 e SECP256R1MLKEM768. Ciò significa che è necessario un client che supporti anche uno di questi algoritmi (ad esempio, applicazioni che si basano su OpenSSL-3.5 o successivo).

Quando ci si connette alla periferica fragmentiX utilizzando il protocollo WebDAV e un browser web aggiornato, lo scambio di chiavi viene gestito automaticamente con X25519MLKEM768 e quindi la connessione è quantisticamente sicura.

Altri client WebDAV e S3 sono in ritardo nell'adozione degli algoritmi ibridi PQC o il roll-out di OpenSSL 3.5 è troppo lento per supportare i nuovi protocolli.

Back-end (connessioni allo storage LOCATION)

La periferica fragmentiX deve aprire le connessioni ai servizi cloud remoti configurati come LOCATION di archiviazione dei frammenti di dati. Per queste connessioni è ora preferito l'algoritmo di scambio di chiavi X25519MLKEM768, mentre SECP256R1MLKEM768 è supportato come opzione alternativa. Se questa preferenza viene soddisfatta dal server remoto, dipende dal provider e dalla sua infrastruttura.

Purtroppo, non abbiamo trovato alcun provider S3 che attualmente supporti pienamente gli algoritmi PQC ibridi (Amazon AWS li supporta solo per alcuni servizi rilevanti per la sicurezza, ma non per il suo storage S3 https://aws.amazon.com/blogs/security/ml-kem-post-quantum-tls-now-supported-in-aws-kms-acm-and-secrets-manager/).

È possibile utilizzare il proprio browser web per verificare quale algoritmo viene utilizzato per lo scambio di chiavi TLS, come descritto più avanti nel contesto tecnico.

Questo, però, non influisce su la sicurezza dei vostri dati a riposo, fornita da fragmentiX Secret Sharing.

Background tecnico

Poiché sono disponibili molte risorse online, riassumiamo qui gli aspetti tecnici più importanti e rimandiamo il lettore interessato ai link sottostanti per ulteriori dettagli.

Perché il PQC è importante (ORA)?

Lo stato attuale delle pratiche di sicurezza delle nostre infrastrutture e comunicazioni digitali si basa sulla crittografia asimmetrica classica. Questa si basa sulla (presunta) difficoltà di una serie di problemi matematici, tra cui la scomposizione di un numero naturale nei suoi fattori primi, il problema del logaritmo discreto o il problema del logaritmo discreto della curva ellittica. Questi problemi derivano dalla matematica funzioni unidirezionali che sono facili da valutare, ma a tutt'oggi non si conosce un algoritmo efficiente per invertirli su un computer classico, data una certa "dimensione" del problema.

Pertanto, è considerato impossibile violare la crittografia a chiave pubblica utilizzando computer classici. Tuttavia, dagli anni ’90 disponiamo di algoritmi quantistici che riducono esponenzialmente la complessità dei problemi menzionati. Di conseguenza, quando entreranno in gioco computer quantistici sufficientemente potenti, la situazione cambierà drasticamente. Gli esperti di quantum computing prevedono che computer quantistici sufficientemente potenti potrebbero essere disponibili già entro il prossimo decennio!

È importante pianificare in anticipo, perché

• in primo luogo, l’implementazione della PQC in tutti i servizi di uso quotidiano richiede molto tempo,
• in secondo luogo, gli attacchi Harvest Now, Decrypt Later (HNDL), che consistono nell’archiviare ORA dati e sessioni di protocollo crittografati con metodi classici e nell’attendere che siano disponibili computer quantistici per violare la crittografia e accedere alle informazioni riservate, rappresentano già una minaccia rilevante per le informazioni sensibili che devono rimanere protette per molti anni.

Che cos'è il PQC?

Per contrastare questa minaccia apparentemente inevitabile, è necessario utilizzare metodi crittografici che siano persino difficili da violare sui computer quantistici. Solo così i nostri dati e segreti potranno rimanere intatti nel lungo periodo. La crittografia post-quantistica si occupa di algoritmi crittografici che funzionano su hardware classico e che si presume soddisfino il requisito di cui sopra.

Si noti che gli schemi crittografici che utilizzano effetti e hardware non classici (quantistici) e che dovrebbero essere difficili o addirittura infrangibili con i computer quantistici appartengono alla crittografia quantistica. Questo approccio completamente diverso sarà discusso in un prossimo articolo.

Algoritmi PQC

I candidati per gli algoritmi PQC si basano su problemi basati su

• la difficoltà di decodificare in modo efficiente i codici a correzione di errore generali ("crittografia basata su codici")
• la difficoltà di alcuni problemi nei reticoli matematici ("crittografia basata sui reticoli")
• proprietà di sicurezza delle funzioni hash crittografiche ("crittografia basata su hash").

Per maggiori dettagli, consultate questo articolo di Wikipedia.

Quali sono gli algoritmi (ibridi)?

Poiché gli algoritmi PQC sono relativamente nuovi, un approccio utile consiste nel combinarli con un algoritmo classico consolidato per creare un cosiddetto algoritmo PQC ibrido. Questo aumenta l’affidabilità dell’algoritmo combinato e fornisce un ulteriore livello di sicurezza nel caso in cui uno degli algoritmi PQC o la sua implementazione risultasse vulnerabile.

Nello specifico, nella maggior parte delle implementazioni viene finora utilizzata una combinazione di algoritmi basati sulle curve ellittiche e di ML-KEM, standardizzato dal NIST, un algoritmo PQC basato sui reticoli.

Come verificare se la vostra connessione è "quantum safe

L'utilizzo di un browser web aggiornato consente di verificare facilmente se un server supporta l'algoritmo PQC ibrido (esempio per Firefox e Chrome):

Esempio di cromo

• Aprire il browser
• Premere F12 per aprire la console di debug
• In Chrome, selezionate Privacy e sicurezza e poi Panoramica.
• Aprire il sito web/server in questione
• Cercate Connection e X25519MLKEM768.

Esempio di Firefox

• Aprire il browser
• Premere F12 per aprire la console di debug
• Selezionate Rete.
• Aprire il sito web/server in questione
• Selezionare una delle voci
• Forse è necessario ricaricare il sito web se non ci sono voci nell'elenco
• Nella sezione di destra, selezionare Sicurezza
• Cercate Key Exchange Group: "mlkem768x25519".

Se desiderate verificare l’handshake TLS per altre applicazioni, potete utilizzare strumenti come Wireshark per monitorare il traffico di rete.

Potete effettuare questa verifica anche per la connessione alla fragmentiX Appliance. Anche se un browser web non invia una richiesta S3, l’handshake TLS con il nostro server S3 avviene comunque e mostra l’algoritmo PQC ibrido utilizzato!

I prossimi passi per essere sicuri dal punto di vista quantistico

• Consultate il nostro confronto tra provider S3, aggiornato regolarmente, per scoprire quale sarà il primo a supportare i nuovi algoritmi.
• Contattate se il vostro fornitore S3 preferito supporta già gli algoritmi PQC!
• Articolo di Wikipedia sulla crittografia post-quantum

Risorse/ulteriori letture

• Articolo di Wikipedia su Crittografia post quantistica
• Raccomandazioni BSI in materia di PQC
• Articolo del NIST: Che cos’è la crittografia post-quantum?