{"id":437,"date":"2024-12-10T07:47:32","date_gmt":"2024-12-10T07:47:32","guid":{"rendered":"https:\/\/pietrocornelio-labs.com\/?p=437"},"modified":"2024-12-10T07:47:32","modified_gmt":"2024-12-10T07:47:32","slug":"rilessioni-su-calcolo-quantistico-e-pqc","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/pietrocornelio-labs.com\/?p=437","title":{"rendered":"Rilessioni su calcolo quantistico e PQC"},"content":{"rendered":"\n

Facciamo chiarezza sul Calcolo Quantistico<\/strong><\/p>\n\n\n

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

Premessa<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Qualche mese fa ho svolto alcune consulenze riguardo il Post-quantum cryptography (PQC)<\/strong> per alcune aziende che manipolano dati critici e quindi iniziano a preoccuparsi per la remota possibilit\u00e0 che in futuro i “calcolatori quantistici” possano rompere la sicurezza degli algoritmi di crittografica classici. Ho spiegato con forza che attualmente non esiste ancora un calcolatore quantistico capace di fare cose pratiche e quindi nemmeno rompere le attuali crittografie.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Per\u00f2 meglio prepararsi se le tecnologie informatiche lo permetteranno, anche se io sono molto scettico sulla reale possibilit\u00e0 in un immediato futuro che il calcolo quantistico diventi realt\u00e0 per usi di calcolo e simulazione pratica, ora si tratta solo di Hype<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Qualche informazione utile sul PQC prima di parlare del Calcolo Quantistico<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Il PQC negli ultimi tempi ha raggiunto una fase avanzata di sviluppo interessantemente pratico. Nel 2022, il NIST<\/strong> ha selezionato gli algoritmi CRYSTALS-Kyber per la crittografia a chiave pubblica e CRYSTALS-Dilithium per le firme digitali come primi standard PQC, dopo anni di valutazione e studi.<\/p>\n\n\n\n

Applicazioni Concrete del PQC:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Google ha implementato CRYSTALS-Kyber in Chrome Canary per test di comunicazioni quantum-safe;<\/li>\n\n\n\n
  2. Cloudflare sta utilizzando algoritmi PQC in produzione per proteggere il traffico TLS;<\/li>\n\n\n\n
  3. OpenSSH supporta alcuni algoritmi PQC per la protezione delle connessioni remote.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Principali Aree di Ricerca del PQC<\/strong><\/p>\n\n\n\n

      \n
    • Ottimizzazione delle prestazioni degli algoritmi su dispositivi con risorse limitate;<\/li>\n\n\n\n
    • Sviluppo di schemi ibridi che combinano crittografia classica e post-quantum;<\/li>\n\n\n\n
    • Ricerca su nuove strutture matematiche per costruire sistemi pi\u00f9 efficienti;<\/li>\n\n\n\n
    • Analisi della sicurezza contro attacchi sia classici che quantistici.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

      Sfide Attuali del PQC<\/strong><\/p>\n\n\n\n

        \n
      1. Dimensione delle chiavi significativamente maggiore rispetto agli algoritmi classici;<\/li>\n\n\n\n
      2. Overhead computazionale in alcuni casi pi\u00f9 elevato;<\/li>\n\n\n\n
      3. Necessit\u00e0 di garantire la compatibilit\u00e0 con i sistemi esistenti.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

        Progetti in Corso<\/strong><\/p>\n\n\n\n

          \n
        • Il progetto OpenQuantumSafe sta sviluppando librerie e protocolli pronti per l’uso;<\/li>\n\n\n\n
        • L’UE ha lanciato diverse iniziative attraverso il programma Horizon per lo sviluppo di soluzioni PQC;<\/li>\n\n\n\n
        • Grandi aziende come IBM, Microsoft e Google hanno team dedicati alla ricerca PQC.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

          La PQC \u00e8 quindi una tecnologia molto concreta, con implementazioni gi\u00e0 in produzione. Non \u00e8 pi\u00f9 solo teoria matematica, anche se continua ad evolversi rapidamente. La transizione verso questi sistemi \u00e8 considerata urgente data la “minaccia” potenziale dei computer quantistici alla crittografia attuale.<\/p>\n\n\n\n

          Qualche esempio: PQC in SSH<\/strong><\/p>\n\n\n\n

          OpenSSH gi\u00e0 supporta alcuni algoritmi post-quantum, in particolare attraverso l’ibrido NTRU+X25519. Per implementare PQC in un sistema SSH, bisogna da considerare:<\/p>\n\n\n\n

            \n
          1. L’implementazione attuale in OpenSSH usa un approccio ibrido, combinando NTRU-Prime (algoritmo post-quantum) con X25519 (crittografia classica);<\/li>\n\n\n\n
          2. \u00c8 importante mantenere gli algoritmi classici come fallback per garantire la compatibilit\u00e0.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

            La PQC nell’SSH \u00e8 progettata specificamente per proteggere contro potenziali attacchi da computer quantistici. Ecco perch\u00e9:<\/p>\n\n\n\n

            Problema con la Crittografia Attuale:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

              \n
            • Gli algoritmi classici SSH (come RSA) si basano sulla difficolt\u00e0 di fattorizzare numeri grandi;<\/li>\n\n\n\n
            • L’algoritmo di Shor su un computer quantistico sufficientemente potente potrebbe rompere questi sistemi in ore invece che miliardi di anni.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

              Vantaggi dell’Implementazione PQC in SSH:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

                \n
              • Gli algoritmi post-quantum come NTRU si basano su problemi matematici diversi (reticoli crittografici) che resistono agli attacchi quantistici noti;<\/li>\n\n\n\n
              • L’approccio ibrido (NTRU + X25519) offre una “doppia protezione”: Se il computer quantistico rompe la parte classica, rimane la protezione post-quantum Se si trova una debolezza nell’algoritmo post-quantum, rimane la protezione classica.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

                Protezione “Store Now, Decrypt Later”:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

                  \n
                • \u00c8 una minaccia reale: organizzazioni possono registrare il traffico SSH oggi;<\/li>\n\n\n\n
                • Anche se i computer quantistici non esistono ancora, il traffico salvato potrebbe essere decriptato in futuro;<\/li>\n\n\n\n
                • La PQC protegge da questo scenario: anche se il traffico viene registrato oggi, rimarr\u00e0 sicuro anche quando i computer quantistici diventeranno disponibili.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

                  Attualmente non esistono computer quantistici capaci di svolgere attivit\u00e0 di calcolo pratici.<\/h4>\n\n\n\n

                  La situazione attuale dei computer quantistici \u00e8 questa:<\/h5>\n\n\n\n

                  Stato Attuale:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

                    \n
                  • I computer quantistici pi\u00f9 avanzati (come IBM Quantum System One) hanno circa 100-400 qubit;<\/li>\n\n\n\n
                  • Per rompere RSA-2048 servirebbero circa 4000+ qubit stabili;<\/li>\n\n\n\n
                  • I qubit attuali sono affetti da “rumore quantistico<\/strong>” e decoerenza<\/strong> che limita la loro utilit\u00e0 pratica;<\/li>\n\n\n\n
                  • Google ha dimostrato la “supremazia quantistica<\/strong>” nel 2019, ma solo per un problema molto specifico e non pratico.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

                    Sfide Tecniche:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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                    • Mantenere la coerenza quantistica \u00e8 estremamente per non dire mostruosamente difficile;<\/li>\n\n\n\n
                    • Gli errori nei qubit crescono esponenzialmente con la loro quantit\u00e0;<\/li>\n\n\n\n
                    • La correzione degli errori quantistici richiede molti qubit aggiuntivi;<\/li>\n\n\n\n
                    • Le temperature necessarie sono vicine allo zero assoluto.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

                      Timeline Stimata:<\/strong><\/p>\n\n\n\n