الاستفادة من البنية التحتية الحالية للاتصالات الكمومية الآمنة (منتدى القراء)

يختلف الخبراء حول التوقيت، لكن يجب على شركات النقل والعملاء أن يتوقعوا ظهور تكنولوجيا كمومية قادرة على كسر تشفير اليوم في ثلاثينيات القرن الحالي.

إن “يوم Q-day”، وهو اليوم الذي ستتمكن فيه أجهزة الكمبيوتر الكمومية من هزيمة آليات الأمان الحالية للإنترنت، يقترب بسرعة. وفي حين لا يتفق الخبراء على متى سيحدث هذا بالضبط، فإن شركات النقل ومشغلي الشبكات ومقدمي الخدمات السحابية وعملائهم النهائيين من الممكن أن يفترضوا أن التكنولوجيا الكمومية القادرة على كسر خوارزميات تشفير المفتاح العام اليوم سوف تكون متاحة في ثلاثينيات القرن الحادي والعشرين. فلماذا ننتبه لهذا الأمر الآن، في حين أن هناك العديد من التهديدات الناشئة الأخرى التي يتعين علينا التصدي لها اليوم؟ سببين قويين. 1. تحديثات البنية التحتية للتكنولوجيا معقدة وتتطلب الكثير من الوقت. و2. يستخدم المهاجمون بالفعل تقنيات المراقبة التي ستجعل من المستحيل اللحاق بهم بعد Q-Day.

المشكلة الحقيقية مع Q-day

تعتمد الأنظمة المتصلة بالشبكة والتطبيقات التي تتيحها على تشفير المفتاح العام القائم على الرياضيات أو البنية التحتية للمفتاح العام. سيتم كسر بروتوكولات التشفير غير المتماثلة، مثل RSA وElliptic Curve Cryptography (ECC)، والتي تعد الأكثر شيوعًا والمتكاملة في الأنظمة الشبكية اليوم، تمامًا بسبب ظهور جهاز كمبيوتر كمي ذي صلة بالتشفير. (كركك).

يوضح الكتاب الأبيض الصادر عن النظام العالمي لرابطة الاتصالات المتنقلة (GSMA) حول تأثير الكم على صناعة الاتصالات المشكلة بوضوح، حيث ينص على أنه “قبل توفر CRQC، قد تقوم الجهات الفاعلة السيئة المحفزة بجمع البيانات وتخزينها، بهدف فك تشفيرها بمجرد توفر قدرات الحوسبة الكمومية. يقوض هذا الهجوم أمن البيانات ذات الاحتياجات السرية طويلة الأمد، مثل الملكية الفكرية للشركات أو أسرار الدولة أو البيانات الحيوية الفردية. ويعتقد على نطاق واسع أن بعض الجهات الفاعلة منخرطون بالفعل في هذا النوع من الهجمات”.

تؤكد عمليات تسلل برنامج Harvest Now Decrypt Later (HNDL) وتعقيد ترقية هذه الأنواع من الأنظمة على الحاجة إلى البدء في معالجة الاستعداد الكمي الآن.

بديل قائم على الفيزياء للتشفير الضعيف القائم على الرياضيات

نظرًا لأن مقدمي الخدمات يواجهون تهديدات متزايدة، فإن النهج متعدد الطبقات الذي يتضمن التشفير بعد الكم (PQC)، وتوزيع المفتاح الكمي (QKD)، والاتصالات الكمية الآمنة (QSC) يشتمل على بديل قائم على الفيزياء للتشفير الضعيف القائم على الرياضيات – شبكة كمومية غير قابلة للاختراق فعليًا – لنقل البيانات ذات الحجم الكبير والحساسة للغاية. يتكون PQC من خوارزميات قائمة على الرياضيات تحل محل الخوارزميات القديمة القائمة على الرياضيات والتي يتم استخدامها في التشفير غير المتماثل والمتماثل، بينما تعمل QKD على تعزيز الأمان من خلال الاستفادة من فيزياء الكم لإنشاء مفاتيح مشتركة. تستفيد QSC من البروتوكولات القائمة على التشابك، مثل E91 وBBM92، والتي تمت دراستها لعدة عقود، وهي مفهومة جيدًا ولديها أدلة أمنية.

ومع ذلك، بدلاً من استخدام عقد ترحيل موثوقة وغير آمنة كما تفعل QKD، تستخدم QSC مكررات كمومية آمنة. بمجرد أن تستخدم الشبكة الكمومية المكررات الكمومية، فإنها تصبح شبكة كمومية متعددة الأغراض، قادرة على تشغيل العديد من التطبيقات في وقت واحد على نفس الشبكة الكمومية. هذه طريقة آمنة بشكل مثبت لحماية البيانات أثناء النقل والاتصالات مع دعم التطبيقات الجديدة مثل التوصيل البيني الآمن للسحابات ومراكز البيانات، والتحقق من الموقع الكمي (QPV)، وشبكات أجهزة الكمبيوتر الكمومية، وشبكات أجهزة الاستشعار الكمومية الموزعة.

العمل مع البنية التحتية القائمة

ليس المقصود من الشبكات الكمومية أن تحل محل الشبكات التقليدية، ويمكن للمشغلين أن يتنفسوا الصعداء عندما يعلمون أنهم لن يحتاجوا إلى ترقية جميع معداتهم الحالية. ستعمل الشبكات الكمومية على زيادة الشبكات الكلاسيكية لتفريغ وظائف محددة مثل إنشاء مفتاح التشفير. وبينما يتطلع المشغلون إلى أن يصبحوا جاهزين للكم، يجب عليهم التفكير في الحلول التي تساعدهم على الاستفادة من استثماراتهم الحالية. وهذا يشمل:

• برنامج مرن قادر على التفاعل مع أجهزة التوجيه والمحولات والأجهزة الكمومية الخاصة ببائعين متعددين.
• أفضل ممارسات هندسة الشبكات المعرفة بالبرمجيات والتي تفصل بين مستوى البيانات ومستوى التحكم ومستوى التنسيق.
• قابلية التوسع. يجب أن تكون الحلول الكمومية جاهزة للنمو والتطور مع تغير الاحتياجات، مع دعم التغييرات الحتمية التي ستخضع لها الشبكة.

يمكن دمج الشبكات الكمومية القائمة على التشابك مع البنية التحتية للشبكة الحالية. احتفظ بأجهزة التوجيه، وجدران الحماية، والشبكات الافتراضية الخاصة، وبرامج التشفير الموجودة لديك، وقم بتغيير كيفية إنشاء المفاتيح السرية وتسليمها. توفر الشبكة الكمومية القائمة على التشابك مفاتيح سرية لمشغلي المعدات الذين يستخدمونها بالفعل، ويمكن استخدامها لحماية البيانات الآن ضد التهديدات التي نعرف أنها قادمة بالفعل. يمكن لنفس الشبكة الكمومية القائمة على التشابك أن توفر أيضًا التحقق من الموقع الكمي (“QPV”)، وهو أمان غير قابل للانتحال يعتمد على الموقع وهو غير متوفر في الشبكات الكلاسيكية اليوم.