{"id":27253,"date":"2024-09-19T18:11:28","date_gmt":"2024-09-19T18:11:28","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.lacnic.net\/?p=27253"},"modified":"2024-09-25T12:48:58","modified_gmt":"2024-09-25T12:48:58","slug":"protegendo-a-internet-na-era-quantica-parte-1","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.lacnic.net\/pt-br\/protegendo-a-internet-na-era-quantica-parte-1\/","title":{"rendered":"Protegendo a Internet na Era Qu\u00e2ntica: Parte 1"},"content":{"rendered":"\n

Por Pablo Casal<\/a> – Cofundador e CEO na Netlabs<\/p>\n\n\n\n

<\/a>Introdu\u00e7\u00e3o<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Uma das primeiras perguntas que surgem quando come\u00e7amos a falar sobre computadores qu\u00e2nticos poderia ser esta: \u00e9 verdade que a seguran\u00e7a na Internet vai acabar? Embora a resposta r\u00e1pida seja: n\u00e3o, resulta dif\u00edcil dar uma resposta simples e clara. (A esta pergunta). No entanto, \u00e9 claro de onde surge esta preocupa\u00e7\u00e3o. Em 1994, o matem\u00e1tico americano <\/a>Peter Shor<\/a> demonstrou que seu algoritmo para computadores qu\u00e2nticos poderia fatorar n\u00fameros inteiros em tempo polinomial.<\/p>\n\n\n\n

Embora os computadores cl\u00e1ssicos tenham grande capacidade de processamento e computa\u00e7\u00e3o, existem alguns problemas que s\u00e3o intranspon\u00edveis para estes, como a r\u00e1pida fatora\u00e7\u00e3o de um n\u00famero enorme qualquer. Muitos sistemas criptogr\u00e1ficos aproveitam esta dificuldade para proteger as informa\u00e7\u00f5es mais sens\u00edveis da Internet, por exemplo: as nossas contas banc\u00e1rias.<\/p>\n\n\n\n

E mesmo que hoje os computadores qu\u00e2nticos sejam pouco mais que um brinquedo, \u00e9 muito prov\u00e1vel que chegue o dia em que eles ser\u00e3o grandes e est\u00e1veis \u200b\u200bo suficiente para
conseguir isso.<\/p>\n\n\n\n

Embora um computador qu\u00e2ntico com o tamanho e estabilidade necess\u00e1rios esteja entre 10 e 30 anos no futuro, a verdade \u00e9 que j\u00e1 come\u00e7aram os trabalhos em alternativas aos algoritmos tradicionais, s\u00e3o chamados de algoritmos <\/a>P\u00f3s-Qu\u00e2nticos<\/a> (PQ), de forma de estarem preparados adequadamente para este futuro. Um dos organismos que lidera a padroniza\u00e7\u00e3o desses algoritmos PQ \u00e9 o <\/a>NIST<\/a> (National Institute of Standards and Technology), que acaba de terminar a rodada de <\/a>padroniza\u00e7\u00e3o<\/a> em 13 de agosto de 2024, h\u00e1 apenas 5 dias. Os algoritmos vencedores s\u00e3o os derivados de CRYSTALS-Dilithium, CRYSTALS-KYBER e SPHINCS.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Para a interpreta\u00e7\u00e3o de universos paralelos, o algoritmo de Shor funciona porque os elementos que modelam os estados qu\u00e2nticos interferem entre todos os universos para calcular todas as solu\u00e7\u00f5es poss\u00edveis simultaneamente – DALL-E<\/p>\n\n\n\n

<\/a>Descri\u00e7\u00e3o das vulnerabilidades<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

O protocolo <\/a>TLS<\/a> (Transport Layer Security) \u00e9 um dos protocolos de seguran\u00e7a mais usados hoje na Internet.<\/p>\n\n\n\n

\u00c9 a seguran\u00e7a que existe por tr\u00e1s do bloqueio de cada p\u00e1gina segura que se navega.<\/p>\n\n\n\n

O TLS protege todas as trocas de informa\u00e7\u00f5es entre os servidores e seus usu\u00e1rios. Embora muito segura no contexto atual, dominado pelos computadores cl\u00e1ssicos, a criptografia assim\u00e9trica no TLS \u00e9 vulner\u00e1vel a ataques de futuros computadores qu\u00e2nticos.<\/p>\n\n\n\n

Tanto <\/a>RSA<\/a>, quanto <\/a>ECDH<\/a> (Diffie-Hellman com curvas el\u00edpticas), que s\u00e3o alguns dos algoritmos encarregados de estabelecer a chave mestra, da qual deriva entre outras, a chave de criptografia sim\u00e9trica, seriam vulner\u00e1veis \u200b\u200bao algoritmo de Shor rodando em um computador qu\u00e2ntico suficientemente grande e est\u00e1vel. O mesmo acontece na fase de autentica\u00e7\u00e3o, tanto no servidor quanto no cliente, quando cada um prova a sua identidade ao outro, usando <\/a>PKI<\/a> (infraestrutura de chave p\u00fablica), que hoje envolve algoritmos de assinatura como RSA ou <\/a>ECDSA<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

A criptografia sim\u00e9trica (o algoritmo usado para criptografar a comunica\u00e7\u00e3o em TLS, uma vez que as partes se autenticam com suas assinaturas digitais e negociam a chave de criptografia sim\u00e9trica) permanece relativamente ilesa, apesar do  <\/a>algoritmo qu\u00e2ntico de Lov Grover<\/a>, que em 1996 mostrou que poderia encontrar uma solu\u00e7\u00e3o de for\u00e7a bruta para a chave sim\u00e9trica em uma ordem quadr\u00e1tica inferior. Ordem de raiz quadrada de N. Quer dizer, uma chave de 256 bits poderia ser comprometida em aproximadamente 2 \u00e0s 128 itera\u00e7\u00f5es. Portanto, a solu\u00e7\u00e3o para manter a seguran\u00e7a na criptografia sim\u00e9trica seria simplesmente aumentar o tamanho da chave de <\/a>AES<\/a> ou <\/a>SHA-2<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

DALL-E<\/p>\n\n\n\n

<\/a>Primeira abordagem pr\u00e1tica ao desafio<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Indo um pouco al\u00e9m do puramente te\u00f3rico, se for feita uma an\u00e1lise mais pr\u00e1tica de quais seriam as medidas concretas e tecnol\u00f3gicas a serem tomadas para a transi\u00e7\u00e3o a esta nova realidade, provavelmente se encontre o seguinte:<\/p>\n\n\n\n

De alguma forma, s\u00e3o necess\u00e1rios novos algoritmos PQ de resist\u00eancia qu\u00e2ntica, principalmente para a autentica\u00e7\u00e3o e negocia\u00e7\u00e3o de chaves. Os certificados em si n\u00e3o s\u00e3o vulner\u00e1veis e poderiam continuar sendo usados os <\/a>X.509<\/a> e o protocolo TLS. Em princ\u00edpio, apenas os algoritmos de criptografia assim\u00e9trica deveriam ser alterados.<\/p>\n\n\n\n

O NIST e outros esfor\u00e7os comunit\u00e1rios est\u00e3o trabalhando em padronizar estes algoritmos de resist\u00eancia qu\u00e2ntica, o que permitiria no futuro pr\u00f3ximo ter certificados que os usem. Estes ser\u00e3o chamados de Certificados de Resist\u00eancia Qu\u00e2ntica.<\/p>\n\n\n\n

Um conceito com o qual \u00e9 cada vez mais conveniente familiarizar-se \u00e9 o da <\/a>agilidade<\/a> criptogr\u00e1fica. Uma infraestrutura \u00e9 considerada cripto-\u00e1gil se houver um conhecimento ou cat\u00e1logo que detalhe quais componentes criptogr\u00e1ficos s\u00e3o usados, se seus algoritmos de criptografia puderem ser facilmente substitu\u00eddos e se esse processo de substitui\u00e7\u00e3o for pelo menos parcialmente automatizado.<\/p>\n\n\n\n

A dificuldade surge quando come\u00e7amos a estimar o esfor\u00e7o de migra\u00e7\u00e3o que seria necess\u00e1rio para mover toda a estrutura atual da Internet para este novo formato de Certificados de Resist\u00eancia Qu\u00e2ntica. Como isso seria feito? Durante uma semana toda a internet ficaria desligada, todos os certificados migrariam e depois tudo seria ligado? E o que aconteceria se a metade dos sistemas n\u00e3o conseguisse se conectar entre si por erros cometidos?<\/p>\n\n\n\n

E se uma vez ligado tudo de novo, a metade das p\u00e1ginas e servi\u00e7os da web n\u00e3o funcionarem?<\/p>\n\n\n\n

\u00c0 primeira vista, pareceria que este mecanismo do \u201cBig Bang\u201d n\u00e3o seria o ideal. N\u00e3o parece poss\u00edvel mudar da noite para o dia toda a infraestrutura de seguran\u00e7a da Internet, que levou mais de 25 anos para ser constru\u00edda. No entanto, est\u00e1 claro que quanto mais cripto-\u00e1gil for a infraestrutura, mais simples e confi\u00e1vel ser\u00e1 essa transi\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

De certa forma, \u00e9 semelhante \u00e0 situa\u00e7\u00e3o que foi vivida e continua a ser vivida com o IPv4<\/p>\n\n\n\n

A migra\u00e7\u00e3o para o IPv6 n\u00e3o aconteceu da noite para o dia, \u00e9 uma migra\u00e7\u00e3o que ainda est\u00e1 sendo realizada e provavelmente continuar\u00e1 a ser realizada no futuro.<\/p>\n\n\n\n

Tal como acontece com a migra\u00e7\u00e3o para o <\/a>IPv6<\/a>, a solu\u00e7\u00e3o parece vir do suporte a ambas as pilhas (stacks). Hoje em dia um sistema operacional \u00e9 capaz de aceitar tanto uma conex\u00e3o <\/a>IPv4<\/a> quanto uma conex\u00e3o IPv6, portanto n\u00e3o importa se quem inicia a conex\u00e3o suporta apenas IPv4 ou apenas IPv6. Voc\u00ea sempre poder\u00e1 se conectar ao servidor.<\/p>\n\n\n\n

Da mesma forma, seria conveniente ter um cen\u00e1rio de transi\u00e7\u00e3o tempor\u00e1ria ao n\u00edvel dos certificados e da seguran\u00e7a na Internet; onde para se conectar a um servidor remoto, usar ou n\u00e3o algoritmos PQ n\u00e3o fosse um determinante cr\u00edtico. Se esses algoritmos PQ fossem suportados no cliente, assim como no servidor, seria poss\u00edvel conectar-se a um servi\u00e7o ou p\u00e1gina web de forma segura e com resist\u00eancia qu\u00e2ntica. Caso contr\u00e1rio, a conex\u00e3o tamb\u00e9m seria poss\u00edvel, mas usando os algoritmos tradicionais e de vulnerabilidade qu\u00e2ntica, o que provavelmente (e convenientemente) deveria gerar um aviso.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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