التشفير ما بعد الكمي
الدرس 21 من 23 في دورة «الكم». مجاني، مع رسوم متحركة واختبار.
رياضيات جديدة على عتاد قديم
العلاج الأساسي ليوم Q ليس كميًا. التشفير ما بعد الكمي (PQC) خوارزميات جديدة للحواسيب والهواتف العادية. تقوم على مسائل لا تحلها خوارزمية شور ولا أي خوارزمية كمية معروفة أخرى: إيجاد نقاط في شبكات متعددة الأبعاد، وخصائص الهاش وشيفرات تصحيح الأخطاء. لا تخلطه مع «التشفير الكمي» عبر الألياف (QKD): ذاك يحتاج عتادًا خاصًا، أما PQC فمجرد تحديث برمجي.
معايير NIST
منذ 2016 أجرى معهد المعايير الأمريكي NIST مسابقة مفتوحة: اقترح مختصو التشفير حول العالم خوارزميات وأمضوا سنوات يحاولون كسر خوارزميات غيرهم. وسقط بعض المرشحين فعلًا. في 13 أغسطس 2024 صدرت ثلاثة معايير: FIPS 203 (ML-KEM) لتبادل المفاتيح، وFIPS 204 (ML-DSA) وFIPS 205 (SLH-DSA) للتواقيع. وفي مارس 2025 أُضيف HQC كخيار احتياطي برياضيات مختلفة إن ظهر شيء ضد الشبكات. لماذا الاحتياط؟ درس التاريخ: في 2022 كُسر المرشح SIKE في نحو ساعة على نواة واحدة لحاسوب عادي.
أنت تستخدم PQC بالفعل
خبر جيد: الانتقال جارٍ بالفعل ولم تلاحظه حتى. أضاف Signal تبادل المفاتيح ما بعد الكمي PQXDH في 2023، وفعّلت Apple بروتوكول PQ3 في iMessage في 2024، ومنذ 2024 يستخدم Chrome تلقائيًا ML-KEM عند الاتصال بالمواقع عبر HTTPS. في كل مكان تقريبًا يُستخدم الهجين: الخوارزمية القديمة والجديدة تعملان معًا. لكسر الاتصال يجب كسر الاثنتين. وإن وُجدت ثغرة في الجديدة تصمد القديمة، والعكس.
لماذا الاستعجال: قاعدة موسكا
إن لم يوجد كاسر كمي بعد فلماذا العجلة؟ اقترح مختص التشفير ميكيله موسكا اختبارًا بسيطًا. x عدد السنوات التي يجب أن تبقى فيها بياناتك سرية. y عدد سنوات الانتقال إلى الخوارزميات الجديدة. z عدد السنوات حتى يظهر الكاسر الكمي. إذا كان x + y أكبر من z فقد تأخرت بالفعل: المهاجم يسجل اليوم الحركة المشفرة ويفكها لاحقًا. السجلات الطبية وأسرار الدول والمراسلات الخاصة يجب أن تصمد عقودًا. وانتقال شركة كبيرة قد يستغرق بسهولة 5–10 سنوات.
المواعيد النهائية
حدد المنظمون التواريخ بالفعل. في مسودة الوثيقة IR 8547 (نوفمبر 2024) يقترح NIST اعتبار RSA والمنحنيات الإهليلجية مهملة بعد 2030 ومنعها بعد 2035. وتطلب وكالة NSA ضمن برنامج CNSA 2.0 دعمًا ما بعد كمي في الأنظمة الجديدة منذ 2027 وانتقالًا كاملًا لكل أنظمة الأمن القومي بحلول 2035. ويتوقع الاتحاد الأوروبي خططًا وطنية بنهاية 2026، وحماية البنية الحرجة بحلول 2030 والباقي بحلول 2035. للأعمال يعني هذا شيئًا واحدًا: من يجيد نقل الأنظمة إلى PQC سيكون مطلوبًا جدًا.
ثمن الانتقال
لا شيء مجاني. المفاتيح والتواقيع ما بعد الكمية أكبر بوضوح. توقيع Schnorr أو ECDSA في البيتكوين نحو 64–72 بايت، وML-DSA 2420 بايت، وأحوط مخطط بالهاش SLH-DSA قرابة 8 كيلوبايت. في موقع ويب لا يُلاحظ هذا، لكنه مؤلم للبلوكتشين: كل توقيع يشغل مساحة في الكتلة فترتفع الرسوم أو تقل السعة. لهذا يطول جدال مجتمعي البيتكوين وEthereum حول المخطط الأنسب. والألم الثاني هو الجرد: شركات كثيرة لا تعرف أصلًا أين تستخدم التشفير القديم.
اختبر نفسك
- ما هو التشفير ما بعد الكمي؟
الإجابة الصحيحة: خوارزميات جديدة للحواسيب العادية تصمد أمام الهجمات الكمية. PQC برمجيات: رياضيات جديدة على الهواتف والخوادم نفسها. ولهذا يمكن نشرها على نطاق واسع. - لماذا الانتقال إلى PQC قبل ظهور الكاسر الكمي؟
الإجابة الصحيحة: البيانات تُسرق الآن وتُفك لاحقًا، والانتقال نفسه يستغرق سنوات. قاعدة موسكا: إذا x + y > z فقد تأخرت. «اجمع الآن وفُكّ لاحقًا» تجعل الخطر واقعيًا اليوم. - لماذا ليست التواقيع ما بعد الكمية حلًا مجانيًا للبلوكتشين؟
الإجابة الصحيحة: التواقيع أكبر بعشرات المرات وتشغل مساحة في كل كتلة. ML-DSA 2420 بايت مقابل ~64–72 لـSchnorr/ECDSA. بيانات أكثر في الكتلة تعني رسومًا أعلى أو سعة أقل.