Com a versão mais recente do nosso sistema operacional [frXOS-2.9.0], priorizamos os dois algoritmos criptográficos híbridos pós-quânticos (PQC) X25519MLKEM768 e SECP256R1MLKEM768 para a troca de chaves TLS, garantindo que seus dados em trânsito estejam protegidos contra ameaças quânticas por padrão. Graças à tecnologia fragmentiX Secret Sharing, independentemente da criptografia utilizada no transporte, seus dados em repouso estão sempre protegidos contra ataques, inclusive aqueles que poderão ser realizados no futuro com computadores quânticos.

Recentemente, os algoritmos de criptografia pós-quântica (PQC) foram padronizados pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos (NIST), e sua integração ao HTTPS/TLS já começou, com o objetivo de proteger os dados em trânsito contra ameaças quânticas. Esse desenvolvimento está alinhado às recomendações da Comissão Europeia, conforme descrito em seu roteiro de implementação coordenada para a transição para a criptografia pós-quântica.

Na mesma direção, o BSI publicou uma declaração conjunta assinada por parceiros de 21 países europeus, incluindo a Chancelaria Federal da Áustria e a ANSSI francesa.

Como usá-lo com o fragmentiX

Há algum tempo, oferecemos suporte a algoritmos híbridos-PQC de última geração, que combinam a curva elíptica clássica e a criptografia pós-quântica para oferecer segurança de longo prazo. Com a atualização do frXOS-2.9.0, estamos dando prioridade a eles em todas as conexões (front-end e back-end). Isso significa que, usando um Appliance fragmentiX, você está pronto para manter seus dados permanentemente seguros em termos quânticos durante todo o seu ciclo de vida.

Front-end (voltado para o usuário ou para seus serviços locais)

Os servidores S3 e WebDAV em execução no Appliance fragmentiX suportam e preferem os algoritmos de curva elíptica híbrida/PQC X25519MLKEM768 e SECP256R1MLKEM768. Isso significa que você precisa de um cliente que também ofereça suporte a um desses algoritmos (por exemplo, aplicativos que dependam do OpenSSL-3.5 ou posterior).

Ao se conectar ao Appliance fragmentiX usando o protocolo WebDAV e um navegador da Web atualizado, a troca de chaves será automaticamente processada com X25519MLKEM768 e, portanto, sua conexão é quantum safe.

Outros clientes WebDAV e S3 estão atrasados na adoção dos algoritmos híbridos-PQC ou a implementação do OpenSSL 3.5 é muito lenta para suportar os novos protocolos.

Back-end (conexões com os LOCATIONs de armazenamento)

O Appliance fragmentiX precisa abrir conexões com os serviços de nuvem remota que você configurou como LOCATIONs de armazenamento dos fragmentos de seus dados. Para essas conexões, o algoritmo de troca de chaves X25519MLKEM768 é agora preferido, enquanto o SECP256R1MLKEM768 é suportado como opção alternativa. Se essa preferência é correspondida pelo servidor remoto, depende do provedor e de sua infraestrutura.

Infelizmente, não encontramos nenhum provedor S3 que atualmente ofereça suporte completo a algoritmos PQC híbridos (a Amazon AWS oferece suporte a esses algoritmos apenas para determinados serviços relacionados à segurança, mas não para seu armazenamento S3 https://aws.amazon.com/blogs/security/ml-kem-post-quantum-tls-now-supported-in-aws-kms-acm-and-secrets-manager/).

Você pode usar o navegador da Web para verificar qual algoritmo é usado para a troca de chaves TLS, conforme descrito posteriormente no histórico técnico.

Isso, no entanto, não afeta a segurança de seus dados em repouso, fornecida pelo fragmentiX Secret Sharing.

Histórico técnico

Como há muitos recursos disponíveis on-line, resumimos aqui os aspectos técnicos mais importantes e indicamos ao leitor interessado os links abaixo para obter mais detalhes.

Por que o PQC é importante (AGORA)?

O estado atual da prática de proteção de nossa infraestrutura e comunicação digital baseia-se na criptografia assimétrica clássica. Ela se baseia na dificuldade (presumida) de um conjunto de problemas matemáticos, incluindo a decomposição de um número natural em seus fatores principais, o problema do logaritmo discreto ou o problema do logaritmo discreto da curva elíptica. Esses problemas resultam de problemas matemáticos funções unidirecionais que são fáceis de avaliar, mas até hoje não se conhece nenhum algoritmo eficiente para invertê-los em um computador clássico, considerando um determinado "tamanho" do problema.

Portanto, considera-se impossível quebrar a criptografia de chave pública utilizando computadores clássicos. No entanto, desde a década de 1990, dispomos de algoritmos quânticos que reduzem exponencialmente a complexidade desses problemas. Assim, quando computadores quânticos suficientemente potentes entrarem em operação, essa situação mudará drasticamente. Especialistas em computação quântica estimam que computadores quânticos suficientemente potentes poderão estar disponíveis já na próxima década!

É importante planejar com antecedência agora, porque

• em primeiro lugar, a implementação da PQC em todos os serviços utilizados no dia a dia leva muito tempo,
• em segundo lugar, os ataques Harvest Now, Decrypt Later (HNDL), que consistem em armazenar AGORA dados e sessões de protocolo criptografados com métodos clássicos e aguardar até que computadores quânticos estejam disponíveis para quebrar a criptografia e acessar as informações confidenciais, já representam uma ameaça relevante para informações sensíveis que precisam permanecer protegidas por muitos anos.

O que é PQC?

Para combater essa ameaça aparentemente inevitável, devem ser usados métodos criptográficos que sejam difíceis de serem quebrados até mesmo em computadores quânticos. Somente assim, nossos dados e segredos poderão permanecer intactos a longo prazo. A criptografia pós-quântica lida com algoritmos criptográficos que são executados em hardware clássico e que supostamente atendem ao requisito mencionado acima.

Observe que os esquemas criptográficos que utilizam efeitos e hardware não clássicos (quânticos) e que devem ser difíceis ou até mesmo inquebráveis com computadores quânticos pertencem à criptografia quântica. Essa abordagem completamente diferente será discutida em um artigo futuro.

Algoritmos PQC

Os candidatos a algoritmos de PQC dependem de problemas baseados em

• a dificuldade de decodificar com eficiência códigos gerais de correção de erros ("criptografia baseada em código")
• a dificuldade de certos problemas em redes matemáticas ("criptografia baseada em redes")
• propriedades de segurança das funções de hash criptográficas ("criptografia baseada em hash").

Para mais detalhes, consulte este artigo da Wikipédia.

Quais são os algoritmos (híbridos)?

Como os algoritmos PQC são relativamente novos, uma abordagem útil consiste em combiná-los com um algoritmo clássico já comprovado para formar o chamado algoritmo PQC híbrido. Isso aumenta a confiança no algoritmo combinado e fornece uma camada adicional de segurança caso um dos algoritmos PQC ou sua implementação se mostre vulnerável.

Especificamente, a maioria das implementações utiliza até o momento uma combinação de algoritmos de curvas elípticas com o ML-KEM padronizado pelo NIST, um algoritmo PQC baseado em reticulados.

Como verificar se sua conexão é "quantum safe"

O uso de um navegador da Web atualizado permite que você verifique facilmente se um servidor é compatível com o algoritmo híbrido-PQC (exemplo para Firefox e Chrome):

Exemplo do Chrome

• Abra o navegador
• Pressione F12 para abrir o console de depuração
• No Chrome, selecione Privacidade e segurança e, em seguida, Visão geral.
• Abra o site/servidor em questão
• Procure por Connection e X25519MLKEM768.

Exemplo do Firefox

• Abra o navegador
• Pressione F12 para abrir o console de depuração
• Selecione Rede.
• Abra o site/servidor em questão
• Selecione uma das entradas
• Talvez você precise recarregar o site se não houver entradas na lista
• Na seção à direita, selecione Segurança
• Procure por Key Exchange Group: "mlkem768x25519".

Se quiser verificar o handshake TLS de outros aplicativos, você pode utilizar ferramentas como o Wireshark para monitorar o tráfego de rede.

Você também pode realizar essa verificação para sua conexão com a fragmentiX Appliance. Embora um navegador web não envie uma solicitação S3, o handshake TLS com nosso servidor S3 ainda ocorre e mostra o algoritmo PQC híbrido utilizado!

Próximas etapas para ter segurança quântica

• Confira nossa comparação de provedores S3, atualizada regularmente, para descobrir qual deles será o primeiro a oferecer suporte aos novos algoritmos.
• Entre em contato se o seu provedor de S3 preferido já suporta algoritmos de PQC!
• Artigo da Wikipédia sobre criptografia pós-quântica

Recursos/leitura adicional

• Artigo da Wikipedia sobre Criptografia pós-quântica
• Recomendações do BSI com relação ao PQC
• Artigo do NIST: O que é criptografia pós-quântica?