Como a codificação assimétrica precisa de muito mais poder de computação do que a codificação simétrica, ela tende a não ser usada para tráfego de dados real. Em vez disso, o método protege o processo de distribuição de chaves para a codificação simétrica usada para tráfego de carga útil.
Firewall matemático
Como a chave pública é usada para codificação, ela também contém determinadas informações sobre o processo de descodificação. Em princípio, a chave privada pode ser deduzida da chave pública, mas não em um período de tempo razoável. As chaves públicas usam problemas matemáticos difíceis de resolver, como a fatoração de números primos ou o cálculo de logaritmos discretos.
A dedução da chave privada levaria um tempo impossível. Um computador convencional poderia precisar de alguns milhões de anos, ou mais, para resolver tais problemas.
Os computadores quânticos avançados representam uma virada de jogo
Quando os computadores quânticos avançados são considerados, a situação muda completamente. O algoritmo de Shor foi publicado em 1994. Ele descreve um método que acelera significativamente a fatoração de números primos e a determinação de logaritmos discretos. Trata-se de um algoritmo quântico que requer um computador quântico com poder de computação suficiente.
Como quase todos os métodos criptográficos assimétricos usados atualmente são baseados nesses dois problemas matemáticos, os computadores quânticos de ponta os tiraria de sua base teórica. Apesar de já se saber que os algoritmos quânticos podem atacar diretamente métodos de criptografia simétrica, as chaves mais longas podem preservar o nível de proteção. No entanto, nenhuma proteção prévia da distribuição de chaves é possível, pois os métodos de codificação assimétrica seriam violados.
Especialistas do Escritório federal de segurança da informação (BSI) da Alemanha preveem que até 2030, haja uma chance de 20% de os primeiros computadores quânticos serem capazes de violar os métodos de codificação atualmente seguros. A pressão está aumentando para que se comece a codificar dados com métodos quânticos seguros. Isso é especialmente decisivo para organizações e autoridades governamentais que lidam com grandes quantidades de dados confidenciais por longos períodos de tempo. Eles precisarão de muito tempo para converter os dados que eles gerenciam para a codificação com segurança quântica.
PQC e QKD: dois métodos com um objetivo
Atualmente, temos dois métodos promissores de codificação com segurança quântica. Na criptografia pós-quântica (PQC), os pesquisadores desenvolvem algoritmos assimétricos especiais impossíveis
de serem violados dentro de um período de tempo razoável, ainda que seja utilizado um computador quântico. Alguns candidatos promissores se baseiam em diversos problemas matemáticos, como malhas ou funções de hash criptográficas. Outra abordagem da PQC usa códigos de correção de erros que um computador quântico supostamente não pode violar com eficiência.
Uma grande vantagem da PQC é que a infraestrutura de rede existente pode continuar a ser usada. No entanto, alguns desafios ainda permanecem. Alguns candidatos promissores da PQC recentemente foram violados. Além disso, quando comparado aos métodos assimétricos convencionais, a PQC apresenta problemas de eficiência e com o comprimento das chaves. Atualmente, muitos esforços de pesquisa e desenvolvimento estão focados nessas questões.
Distribuição de chaves quânticas (QKD)
A distribuição de chaves quânticas adota uma abordagem totalmente diferente. Determinadas leis fundamentais da física quântica são utilizadas para gerar e distribuir com segurança chaves que podem ser usadas para criptografia simétrica. Em vez de usar bits convencionais, as partes comunicantes trocam qubits baseados nos estados quânticos de fótons individuais.
