Yilei Chen นักวิจัยจาก Tsinghua University เผยแพร่รายงานวิจัยถึงอัลกอริทึมใหม่ที่สามารถเร่งความเร็วในการแก้ปัญหา Lattice บางส่วนได้ เปิดทางสู่การพัฒนากระบวนการเจาะการเข้ารหัสที่เคยเชื่อกันว่าทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัม

ปัญหา Lattice เป็นปัญหาที่กระบวนการเข้ารหัสแบบทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมนิยมใช้งานกัน เปรียบได้กับปัญหาการแยกตัวประกอบที่นิยมใช้งานในกระบวนการเข้ารหัสแบบปกติที่ผ่านๆ มา กระบวนการของ Chen ระบุว่าสามารถใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมแก้ปัญหา learning with errors (LWE) ภายในเวลา polynomial ได้สำเร็จ และปัญหา LWE นั้นเทียบเท่ากับปัญหา Lattice ในบางรูปแบบ

แอปเปิลประกาศเพิ่มโปรโตคอล PQ3 เข้าในแอป iMesseage โดนหัวใจของโปรโตคอลคือการเพิ่มการเข้ารหัสที่ทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัม ขณะเดียวกันก็ลดความเสียหายในกรณีที่ผู้ใช้ทำกุญแจหลุด (forward secrecy) เข้ามาอีกชั้น

โปรแกรมแชตที่รองรับการเข้ารหัสแบบทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมก่อนหน้านี้คือ Signal ที่ใส่โปรโตคอล PQXDH (Post-Quantum Extended Diffie-Hellman) เข้ามา แต่ข้อจำกัดของ PQXDH คือใช้กุญแจเดิมตลอดการเชื่อมต่อ หากคนร้ายโจมตีและได้กุญแจเชื่อมต่อไปก็จะถอดรหัสข้อความทั้งหมดได้ แต่ PQ3 นั้นมีกระบวนการเปลี่ยนกุญแจไปเรื่อยๆ ระหว่างการเชื่อมต่อทำให้แม้กุญแจจะหลุดไปบางส่วนก็ทำให้คนร้ายอ่านข้อมูลได้แค่บางส่วนเท่านั้น

แอปเปิลประกาศยกระดับการเข้ารหัสความปลอดภัยของ iMessage ด้วยโปรโตคอล PQ3 ที่รองรับการถูกโจมตีถึงระดับการประมวลผลด้วยควอนตัม ซึ่งแอปเปิลเรียกว่าเป็นการเข้ารหัสในระดับ 3 และเป็นครั้งแรกของแอปรับส่งข้อความ

ก่อนหน้านี้ iMessage มีระดับการเข้ารหัสระดับที่ 1 ซึ่งยังไม่ปลอดภัยสำหรับการโจมตีแบบควอนตัม ซึ่งแอปแชทในระดับ 1 ตัวอื่นได้แก่ LINE, Viber, WhatsApp ขณะที่ Signal เพิ่งอัพเกรดมาที่ระดับ 2 ในช่วงที่ผ่านมา

การออกแบบความปลอดภัยที่ระดับ 3 นั้น จะใช้การสร้างกุญแจ PQC (post-quantum cryptography) เริ่มต้นขึ้นมา และมีการสร้างกุญแจใหม่มาเรื่อย ๆ ตามช่วงเวลา ทำให้การโจมตีทำได้ยากมากขึ้น

Cloudflare เริ่มทดสอบกระบวนการแลกกุญแจแบบทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมมาตั้งแต่ปีที่แล้ว และตอนนี้ก็ประกาศว่ากระบวนการนี้เข้าสู่สถานะ GA เปิดให้ใช้งานได้ทั่วไป ขณะที่ Chrome เองก็กำลังทดลองการรองรับกระบวนการแลกกุญแจแบบนี้ ทำให้ผู้ใช้จำนวนหนึ่งจะเชื่อมต่อแบบทนทานคอมพิวเตอร์ควอนตัมมากขึ้นเรื่อยๆ

การรองรับกระบวนการแลกกุญแจใหม่นี้รองรับทั้งการเชื่อมต่อขาเข้าจากเบราว์เซอร์และขาออกที่ Cloudflare ต้องเชื่อมต่อไปยังเซิร์ฟเวอร์ลูกค้า รวมถึงการเรียกเว็บภายนอกผ่าน Cloudflare Workers ด้วย ส่วนเน็ตเวิร์คภายในของ Cloudflare เองนั้นคาดว่าจะอัพเกรดทั้งหมดได้ภายในสิ้นปี 2024

Signal ปรับปรุงโปรโตคอลของตัวเองเพิ่มกระบวนการเข้ารหัสทนทานต่อคอมพิวเตอร์คอวนตัมเพิ่มเติม เรียกว่า PQXDH (Post-Quantum Extended Diffie-Hellman) เป็นกระบวนการแลกกุญแจเข้ารหัสที่ทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัม

PQXDH เลือกใช้อัลกอริทึม CRYSTALS-KYBER หนึ่งในอัลกอริทึมที่ได้รับเลือกจาก NIST ซ้อนไปกับ X25519 แบบเดียวกับ OpenSSH และ Cloudflare

กูเกิลร่วมกับทีมวิจัยจาก ETH Zürich พัฒนาเฟิร์มแวร์กุญแจยืนยันตัวตน FIDO รุ่นพิเศษ ที่ใช้กระบวนการเข้ารหัสลับที่ทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัม เป็นการเตรียมทางสู่การวางมาตรฐาน FIDO รุ่นต่อๆ ไปที่จะรองรับกระบวนการนี้ในอนาคต

เฟิร์มแวร์นี้มีลายเซ็นดิจิทัลยืนยันข้อมูลซ้อนกันสองชั้น คือ ECDSA แบบเดิมๆ และ Dilithium ที่ NIST เลือกเป็นมาตรฐานการเซ็นลายเซ็นดิจิทัลแบบทนทานคอมพิวเตอร์ควอนตัม ความยากในการอิมพลีเมนต์คือโค้ดทั้งหมดต้องรันด้วยแรมเพียง 20KB เท่านั้น และตัวกุญแจต้องตอบผลลัพธ์ต่างๆ ภายในเวลาที่กำหนดไว้ในมาตรฐาน

Cloudflare เริ่มทดสอบกระบวนการแลกกุญแจแบบทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัม (post-quantum key agreement) ช่วงแรกใช้ Kyber ที่เพิ่งได้รับเลือกเป็นมาตรฐาน NIST ระหว่างทดสอบนี้ทาง Cloudflare จะเปิดให้กับบางโดเมนเท่านั้น ที่ประกาศออกมาแล้วคือ pq.cloudflareresearch.com

กระบวนการแลกกุญแจที่รองรับมีสองแบบ คือ X25519Kyber512Draft00 และ X25519Kyber768Draft00 อาศัยกระบวนการแลกกุญแจแบบ Kyber ซ้อนไปกับ X25519 รูปแบบเดียวกับ OpenSSH การซ้อนสองชั้นทำให้การเชื่อมต่อช้าลงเล็กน้อย

นักวิจัยจาก Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven) ในเบลเยียมรายงานถึงการโจมตีกระบวนการแลกกุญแจ Supersingular Isogeny Diffie-Hellman protocol (SIDH) ที่ถูกใช้งานในกระบวนการเข้ารหัส SIKEp434 ที่เพิ่งเข้ารอบ 4 ในกระบวนการคัดเลือกมาตรฐานการเข้ารหัสลับที่ทนทานต่อควอนตัม

การโจมตีนี้ทำให้แฮกเกอร์สามารถดึงกุญแจเข้ารหัสออกมาได้ภายในเวลาเพียงชั่วโมงเดียว บนซีพียูธรรมดาคอร์เดียวเท่านั้น

NIST ประกาศผลการคัดเลือกอัลกอริทึมเข้ารหัสที่ทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัม โดยชุดแรกมี 4 อัลกอริทึมที่จะเข้าสู่กระบวนการจัดทำมาตรฐานต่อไป แบ่งเป็นกระบวนการเข้ารหัสแบบกุญแจลับ/กุญแจสาธารณะ 1 รายการ และกระบวนการสร้างลายเซ็นดิจิทัล 3 รายการ

อินเทลเปิดตัว Project Amber บริการยืนยันว่าซอฟต์แวร์ถูกนำไปรันบนซีพียูอินเทลที่ตรวจสอบได้จริง โดยสามารถใช้งานได้ทั้งการตรวจสอบการใช้บริการบนคลาวด์ และบนคอมพิวเตอร์แบบ edge อื่นๆ

บริการนี้จะอาศัย trusted execution environment (TEE) ที่อยู่ในซีพียูยืนยันว่าตัวซอฟต์แวร์และข้อมูลที่ถูกใช้งาน (data in use) จะถูกประมวลผลด้วยซีพียูตามรุ่นที่ระบุจริง (ไม่ใช่ระบบจำลอง หรือซีพียู x86 ของแบรนด์อื่นๆ) สามารถตรวจสอบบริการปลายทางได้ทั้งเซิร์ฟเวอร์ bare metal, virtual machine, และ container

Sandbox สตาร์ทอัพด้านเทคโนโลยีควอนตัมในกลุ่มธุรกิจใหม่ X ของ Alphabet บริษัทแม่กูเกิล ประกาศแยกบริษัทออกมาเป็นอิสระ โดยหัวหน้าทีม Jack Hidary จะเป็นซีอีโอของบริษัทตั้งใหม่นี้

Sandbox ก่อตั้งในปี 2016 เป็นหนึ่งในกลุ่มธุรกิจ moonshot ของ Alphabet ที่เรียกรวมในรายงานงบการเงินว่า Other Bets เน้นงานพัฒนาฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ และบริการที่เกี่ยวข้องกับ AI และ Machine Learning บนเทคโนโลยีควอนตัม ตัวอย่างเช่นบริการ การเข้ารหัสที่ทนทานต่อควอนตัม (post-quantum cryptography) เนื่องจากเทคโนโลยีควอนตัมส่วนใหญ่ ยังอยู่ในสถานะงานวิจัย บริษัทจึงมีความร่วมมือกับกับสถาบันการศึกษาหลายแห่ง มีพนักงานประจำ 55 คน

หลังจากที่ NIST เบิกทางเตรียมมาตรฐานการเข้ารหัสลับหลังยุคคอมพิวเตอร์ควอนตัม ล่าสุดในงาน Security Summit เมื่อสัปดาห์ที่แล้ว BlackBerry ที่ตอนนี้เหลือธุรกิจด้านโซลูชันความปลอดภัย ได้เผยโฉมโซลูชันเข้ารหัสแบบใหม่ ที่ทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งก็อาจเป็นภัยคุกคามในอนาคตอันใกล้

โซลูชันนี้ของ BlackBerry อาศัยไลบรารีสำหรับการเข้ารหัสลับจาก Isara Corporation ที่เชี่ยวชาญการด้านวิทยาการเข้ารหัสลับควอนตัม (Quantum Cryptography) โดย BlackBerry บอกว่าโซลูชันนี้จะพร้อมให้บริการในเดือนพฤศจิกายนนี้ ขณะที่การอัพเกรด public key ที่กระจายอยู่ไปเป็นรูปแบบการเข้ารหัสแบบใหม่น่าจะใช้เวลาหลายปี

ไมโครซอฟท์เปิดโครงการ PQCrypto-VPN เป็นนำโค้ดมาจาก OpenVPN มาแก้ไขให้รองรับกระบวนการเข้ารหัสแบบใหม่ที่ทนทานต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้

ตอนนี้โครงการรองรับกระบวนการเข้ารหัสของตัวเอง 3 รายการ ได้แก่ กระบวนการแลกกุญแจ Frodo และ SIKE กระบวนการเซ็นรับรองข้อความ Picnic นอกเหนือจากกระบวนการเข้ารหัสที่ไมโครซอฟท์ออกแบบเองแล้ว ทีมงานจะพยายามรองรับกระบวนการเข้ารหัสอื่นที่โครงการ Open Quantum Safe (liboqs) รองรับ ให้ได้มากที่สุด

ทดสอบแล้วบน Ubuntu 16.04, Windows 10 และ Raspberry Pi

ในการสาธิตเมื่อ วันศุกร์ที่ 29 กันยายน 2560 ที่ผ่านมาทีมงานจากสถาบันวิทยาศาสตร์จีน ซึ่งนำโดยนักฟิสิกส์ Jian-Wei Pan ได้สร้างคีย์ที่ปลอดภัยจากดาวเทียมควอนตัมชื่อ Micius ในการส่ง key การเข้ารหัสข้อมูล video call แบบ real-time ระหว่าง 2 เมืองได้สำเร็จ เวียนนาและปักกิ่ง ดาวเทียมมีอุปกรณ์พิเศษในการสร้างโฟตอน ที่ผ่านกระบวนการพิเศษ สามารถใช้ในการสร้างลำดับแบบสุ่มของบิตได้

เมื่อต้นเดือน ทีมวิจัยจาก Institute for Quantum Computing และ Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo ประเทศแคนาดา ประกาศความสำเร็จในการทดสอบแลกเปลี่ยนกุญแจเข้ารหัสผ่านช่องทางควอนตัม (quantum key distribution หรือ QKD, ข่าวเก่ามีพูดถึงไว้นิดหน่อย) โดยส่งจากสถานีภาคพื้นดินไปยังเครื่องบินขณะที่กำลังบินอยู่

ที่ผ่านมา วงการ cryptocurrency และ blockchain ได้รับความนิยมล้นหลาม ส่งผลให้ความต้องการการ์ดจอเพื่อเอาไปขุดเหมืองเพิ่มสูงขึ้น และเริ่มมีข่าวลือเกี่ยวกับการดัดแปลงการ์ดจอเพื่อใช้ขุดเหมืองโดยเฉพาะ ล่าสุดก็เริ่มมีบางคนปิ๊งไอเดียว่า แล้วถ้าเอาคอมพิวเตอร์ควอนตัมไปขุดเหมืองแทนล่ะ จะขุดเร็วขนาดไหน

คำตอบคือ ขุดเร็วกว่าการ์ดจอแน่ๆ แต่ “มันอาจจะเร็วเกินไปจนไปทำลายระบบ blockchain” ได้เลยทีเดียว

นอกจากนี้ การมาของคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะทำให้ระบบ blockchain ไม่สามารถใช้งานต่อไปได้ เพราะมันสามารถทำลายกลไกการเข้ารหัสและรักษาความปลอดภัยของข้อมูลในระบบได้อีกด้วย

จากข่าวจีนส่งดาวเทียมควอนตัมดวงแรกของโลกขึ้นสู่อวกาศเพื่อใช้ทดสอบการสร้างเครือข่ายควอนตัมระยะไกล วันนี้การทดสอบประสบความสำเร็จและสามารถสร้างเครือข่ายระหว่างสถานีฐาน 2 แห่งที่ห่างกันถึง 1,203 กิโลเมตร

NIST ประกาศตั้งแต่เดือนสิงหาคมที่ผ่านมาว่าจะเริ่มกระบวนการสรรหาอัลกอริทึมเข้ารหัสสำหรับหลังยุคคอมพิวเตอร์ควอนตัม ตอนนี้กติกาการแข่งขันก็เสร็จสิ้นแล้ว ถึงเวลาเปิดรับอัลกอริทึมจากนักวิจัยกันต่อไป

อัลกอริทึมที่เข้าแข่งขันต้องเข้ามาตรฐาน FIPS 186-4 ที่เป็นอัลกอริทึมสำหรับการสร้างลายเซ็นดิจิตอล และมาตรฐาน SP-800-56A และ SP-800-56B อัลกอริทึมเข้ารหัสลับแบบกุญแจลับ-กุญแจสาธารณะ

การเสนออัลกอริทึมในชั้นแรกจะสิ้นสุดกำหนดในเดือนพฤศจิกายน 2017 นี้

จีนพัฒนาดาวเทียมควอนตัมดวงแรกของโลก และส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อเวลา 1:40 นาฬิกา ตามเวลาท้องถิ่นจาก Jiuquan Satellite Center เพื่อทดสอบและวางรากฐานสำหรับการสื่อสารที่ปลอดภัยผ่าน Quantum Encryption และทดลองภาคปฎิบัติกับทฤษฎี Quantum Entanglement ระหว่างอวกาศและพื้นโลก

ดาวเทียม Quantum Science Satellite (QUESS) หรือที่ตอนหลังถูกเปลี่ยนชื่อมาเป็น Mozi เป็นดาวเทียมสื่อสารควอนตัมดวงแรกของโลกที่ถูกส่งขึ้นไปปฏิบัติการจริงบนอวกาศ ดาวเทียมดังกล่าวถูกพัฒนาโดยทีมงานจาก University of Science and Technology of China ใน Hefei และจะต้องอยู่ในขั้นตอนการทดสอบอีก 3 เดือน ก่อนการเริ่มปฏิบัติภารกิจจริง