وضع الأمور في نصابها الصحيح بشأن الحوسبة الكمية وتشفير RSA

نُشرت هذه المدونة لأول مرة في عام 2024 وتم تحديثها.

هل يمكن للحاسبات الكمومية فك تشفير RSA؟ ليس من الناحية العملية في الواقع الحالي. صحيح أن الحوسبة الكمومية تشكل خطرًا مستقبليًّا على تشفير المفتاح العام، لكن الادعاءات التي تزعم أن الحاسبات الكمومية الحالية قادرة على فك تشفير RSA الحديث تحتاج إلى سياق مهم لفهمها.

أولاً، من المهم توضيح أن تشفير RSA هو معيار تشفير عام، وليس منتجاً من منتجات شركة RSA Security. ترتبط هذه الخوارزمية بمؤسسي شركتنا وتحمل نفس اسم شركتنا، لكنها معيار عام (FIPS 186-5) وليست مملوكة لشركة RSA Security أو تابعة لها.

نظرًا لأن تشفير RSA يساعد في تأمين الاتصالات الرقمية عبر الإنترنت، فإن المخاطر الكمومية تستدعي التخطيط الجاد. لكن يتعين على مسؤولي الأمن أيضًا التركيز على المخاطر الحالية، بما في ذلك سرقة بيانات الاعتماد، وضعف تغطية المصادقة متعددة العوامل (MFA)، والهندسة الاجتماعية، والوصول غير الخاضع للإدارة، والتهديد المتزايد الذي يشكله الذكاء الاصطناعي.

التشفير باستخدام خوارزمية RSA هو طريقة تشفير تعتمد على المفتاح العام تُستخدم للمساعدة في تأمين الاتصالات الرقمية. ويُشير الاختصار RSA إلى أسماء ريفيست وشامير وأدلمان، وهم الباحثون الثلاثة الذين طوروا هذه الخوارزمية في عام 1977.

تستخدم خوارزمية RSA مفتاحًا عامًا لتشفير المعلومات أو التحقق من التوقيع الرقمي، ومفتاحًا خاصًا لفك تشفير المعلومات أو إنشاء ذلك التوقيع. ويساعد هذا النموذج نظامين على إقامة علاقة ثقة دون الحاجة إلى مشاركة مفتاح سري مسبقًا.

وهذا ما يجعل تشفير RSA مهمًا لاتصالات الويب الآمنة، والشهادات الرقمية، وبروتوكولات المصادقة، وتوقيعات البرامج، وغيرها من وظائف الأمن السيبراني التي تعتمد على الاتصال الموثوق به.

قد تشكل أجهزة الكمبيوتر الكمومية في نهاية المطاف تهديدًا لبعض أنظمة التشفير بالمفتاح العام الشائعة الاستخدام، بما في ذلك تشفير RSA. لكن هذا لا يعني أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية الحالية قادرة على اختراق تشفير RSA الحديث في بيئات الأمن السيبراني العملية.

تستند العديد من المخاوف التي ظهرت مؤخرًا إلى ورقة بحثية نُشرت في مايو 2024 من قبل باحثين في جامعة شنغهاي، توضح طريقة لتحليل الأعداد الصحيحة التي يصل طولها إلى 50 بت باستخدام مزيج مبتكر من الخوارزميات والتقنيات الكمومية والكلاسيكية. ونظرًا لأن تشفير RSA يعتمد، جزئيًّا، على الصعوبة الحسابية لتحليل الأعداد الأولية الكبيرة، فقد توقع البعض أن هذه التقنيات يمكن توسيع نطاقها لتؤدي في النهاية إلى كسر الخوارزمية.

بعد ظهور بعض العناوين المبكرة المثيرة للقلق حول هذه القصة، قامت بعض وسائل الإعلام بتصحيح المعلومات. في فوربس, ، كتب كريغ سميث أن العملية التي أوجزتها جامعة شنغهاي "تمثل خطوات تدريجية بدلاً من أن تكون طفرة في تغيير النموذج تجعل معايير التشفير الحالية قديمة." في ذا كوانتوم إنسايدر، أشار مات سواين إلى أنه على الرغم من أن العملية "تمثل إنجازًا تقنيًا، إلا أنها بعيدة كل البعد عن اختراق خوارزميات التشفير الآمنة للغاية التي يشيع استخدامها في الأنظمة العسكرية والمالية اليوم."

هذا التمييز مهم. إن التقدم في مجال الأبحاث أمر مهم، لكن حساب عدد صحيح صغير في السياق الأكاديمي يختلف عن كسر تشفير RSA ذي 2048 بت المستخدم في الأنظمة الواقعية.

تكمن مشكلة الادعاءات المذكورة أعلاه في أن تحليل عدد صحيح مكون من 50 بت إلى عوامله الأولية يختلف اختلافًا كبيرًا عن كسر التشفير ذي 2048 بت المستخدم في التطبيقات الحديثة لخوارزمية RSA. لكن مجرد إلى أي مدى يصعب على العقل البشري فهمه نظرًا لزيادة قوة التشفير أضعافًا مضاعفة مع طول المفتاح.

لأغراض التوضيح، تخيل حقيبة ذات قفل مكون من ثلاثة أرقام و1000 تركيبة ممكنة. أضف قرصاً واحداً فقط وسيزداد التعقيد عشرة أضعاف إلى 10000 تركيبة. تخيل الآن حقيبة بها 2048 قرصاً. حتى مع البتات الثنائية، يصبح العدد كبيراً جداً لدرجة أن الأساليب الموضحة في هذه الورقة البحثية ستستغرق عدة أضعاف عمر الكون لإيجاد حل. تميل الجهات الفاعلة المهددة إلى أن يكون لها مواعيد نهائية أقصر.

هذا النمو الأسي هو السبب في أنه لا يمكن مقارنة التشفير بـ 2048 بت مباشرةً بتجربة تحليل العدد إلى عوامل بـ 50 بت. وقد تُظهر الأبحاث أن التقنيات الكمومية والكلاسيكية تشهد تقدماً، لكنها لا تُثبت أن التشفير الحالي بنظام RSA قد تم كسره.

على الرغم من أن هذا المجال يواصل إحراز تقدم مطرد، فمن المهم ملاحظة أن الحوسبة الكمومية لا تزال مقيدة بتحديات هندسية كبيرة، وتواجه العديد من التحديات التقنية الهائلة قبل أن يصبح التطبيق العملي لهذه التكنولوجيا ممكنًا. وقدّر الباحثون أن فك تشفير مفتاح RSA واحد سعة 2048 بت سيتطلب حاسوبًا كموميًا واسع النطاق ومقاومًا للأعطال، يحتوي على ملايين الكيوبتات المادية. ولا تقترب الأنظمة الكمومية الحالية من هذا المستوى من القدرة التشفيرية العملية. 

علاوة على ذلك، فإن أحدث الأساليب التي وثّقها باحثو جامعة شنغهاي تعتمد على مزيج من الكمّية و تقنيات الحوسبة الكلاسيكية. وإلى أن يتم التخلص من هذا الاعتماد على التقنيات الكلاسيكية، ستصل هذه الطريقة إلى حدودها المادية قبل أن تتمكن من التوسع إلى 2048 بت بوقت طويل.

بالنسبة لقادة الأمن، فإن النقطة الأساسية واضحة: من الجدير التخطيط لمواجهة الحوسبة الكمومية، لكن لا ينبغي التعامل معها على أنها أزمة ملحة. فالأجهزة الكمومية المتوفرة اليوم لا تمتلك القدرات التشفيرية العملية اللازمة لاختراق تشفير RSA ذي 2048 بت في الاستخدامات العملية.

ورغم أن الحوسبة الكمومية قد لا تشكل تهديدًا في المدى القريب، إلا أنه لا ينبغي للمؤسسات تجاهلها. فقد طلب المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) لأول مرة من الجمهور تقديم استراتيجيات لوضع معايير للتشفير ما بعد الكمومي في 2016 وأنهت في عام 2024 وضع معاييرها الثلاثة الأولى في مجال التشفير ما بعد الكم: FIPS 203, FIPS 204, و FIPS 205. كما يواصل المعهد الوطني للمعايير والتقنية (NIST) العمل على وضع معايير إضافية لما بعد عصر الكم، بما في ذلك معيار FIPS 206.

هذا هو النموذج الصحيح الذي ينبغي على المؤسسات اتباعه: الاستعداد بشكل مدروس، دون التعامل مع الحوسبة الكمومية على أنها أزمة ملحة. وينبغي على فرق الأمن متابعة إرشادات المعهد الوطني للمعايير والتقنية (NIST)، وفهم الأماكن التي توجد فيها تقنيات التشفير المعرضة للخطر الكمومي في بيئاتهم، والتخطيط للانتقال مستقبلاً إلى تقنيات التشفير ما بعد الكمومية.

وفي الوقت نفسه، أشار المعهد الوطني للمعايير والتقنية (NIST) أيضًا إلى أن مفاتيح RSA ذات 2048 بت من المفترض أن تظل توفر حماية كافية حتى عام 2030 على الأقل. وينبغي على المؤسسات الاستمرار في اتباع أفضل الممارسات المتعلقة بطول المفاتيح وتدويرها للحفاظ على أمان التشفير لديها.

علاوة على ذلك، توفر خوارزمية RSA بالفعل حلاً مدمجاً من خلال زيادة أطوال المفاتيح. وفي حين أن المفاتيح ذات 2048 بت هي الشائعة الاستخدام اليوم، فإن متصفحات الويب الحديثة تدعم بالفعل مفاتيح أكبر تبلغ 4096 بت في حال دعت الحاجة إلى ذلك.

بالنسبة لمعظم المؤسسات، فإن الخطوات العملية التالية واضحة:

• إجراء جرد للأماكن التي تُستخدم فيها تقنية التشفير بالمفتاح العام عبر التطبيقات والبنية التحتية والخدمات السحابية والشهادات وأنظمة الأطراف الثالثة.
• تابع معايير التشفير ما بعد الكم التي يضعها المعهد الوطني للمعايير والتقنية (NIST) وإرشادات الموردين بشأن عملية الانتقال.
• الحرص على اتباع ممارسات قوية في إدارة المفاتيح وتناوبها ودورة حياة الشهادات.
• تجنب التسرع في إجراء تغييرات في نظام التشفير لم يتم اختبارها بعد دون وجود نموذج واضح لتقييم المخاطر.
• أعطِ الأولوية للضوابط الأمنية التي تقلل من المخاطر الحالية، لا سيما الهجمات التي تستهدف الهوية.

تستحق الحوسبة الكمومية اهتمامًا على المدى الطويل، لكن معظم المؤسسات تواجه مخاطر أمنية إلكترونية أكثر إلحاحًا ناجمة عن الهجمات التي تستهدف الهوية. فالمجرمون الإلكترونيون لا يحتاجون إلى أجهزة كمبيوتر كمومية لاختراق حسابات المستخدمين، أو تجاوز الضوابط الضعيفة، أو استغلال نقاط الوصول غير الخاضعة للإدارة.

تغيير الرعاية الصحية اختُرقت بيانات الاعتماد المسروقة ولم يتم تمكين المصادقة الآلية على بعض حساباتها. العنكبوت المبعثر أقنع موظفي مكتب مساعدة تكنولوجيا المعلومات بتعطيل أو إعادة تعيين بيانات اعتماد المصادقة المصادقة المصغرة MFA من أجل شن هجوم الفدية. و خط أنابيب كولونيال تم اختراقه جزئيًا بسبب حساب VPN يتيم.

تتطلب الحوسبة الكمية تمويلاً وموارد ضخمة. هذه الاختراقات للبيانات لم تفعل ذلك. بل اعتمدت بدلاً من ذلك على الثغرات الكلاسيكية مثل الهندسة الاجتماعية، والمصادقة القائمة على كلمة المرور، وعدم تتبع المؤسسات لمن لديه حق الوصول إلى ماذا. هذه هي المخاطر التي تتطلب اهتمام المؤسسات واتخاذ إجراءات، وليس الحوسبة الكمية.

ولهذا السبب يظل أمن الهوية عنصراً أساسياً في الأمن السيبراني للمؤسسات. MFA قوي, ، والمصادقة بدون كلمة مرور، وإدارة الوصول، وضوابط دورة الحياة، ونظام إدارة الهوية والوصول (IAM) القائم على نهج «الثقة الصفرية»، تساعد المؤسسات على الحد من المخاطر التي يستغلها المهاجمون حالياً.

يساعد التشفير في حماية الثقة الرقمية. أما أمن الهوية فيساعد في تحديد من يحق له الوصول، وتحت أي شروط، وما إذا كان هذا الوصول لا يزال ملائماً مع مرور الوقت. تحتاج المؤسسات إلى كليهما، لكن أمن الهوية هو المجال الذي ينجح فيه العديد من المهاجمين اليوم.

قد تؤدي الحوسبة الكمومية في نهاية المطاف إلى تغيير الطريقة التي تحمي بها المؤسسات الاتصالات المشفرة والتوقيعات الرقمية وأنظمة التشفير الأخرى. ولهذا السبب، ينبغي على مسؤولي الأمن الالتزام بمعايير التشفير ما بعد الكمومي والبدء في التخطيط لعملية الانتقال على المدى الطويل.

لكن لا داعي للتشاؤم. فلم يتم اختراق تشفير RSA بواسطة أجهزة الكمبيوتر الكمومية الحالية، كما أن المخاطر الأكثر إلحاحًا في مجال الأمن السيبراني موجودة بالفعل. وينبغي على المؤسسات الاستعداد لمواجهة المخاطر الكمومية مع تعزيز إجراءات التحكم في الهوية التي تحمي المستخدمين والتطبيقات والبيانات والأنظمة الحيوية في الوقت الحالي.

RSA ID Plus تساعد المؤسسات على تعزيز أمان الوصول باستخدام المصادقة متعددة العوامل (MFA)،, مصادقة بدون كلمة مرور, ، وقدرات مصادقة مرنة عبر البيئات السحابية والمختلطة والمحلية، و النشر السيادي RSA ID Plus Sovereign النشر السيادي تتيح لهم دمج قدرات إدارة الهوية والوصول الشاملة عبر السحابة الخاصة والبيئات المحلية والبيئات المعزولة. اكتشف حلول RSA هذه لترى كيف يمكن لضوابط الهوية الأكثر صرامة أن تساعد في الحد من المخاطر التي يستغلها المهاجمون اليوم.