Resumo
Desde 1997, quando Shor desenvolveu um algoritmo de tempo polinomial para fatorar inteiros e para calcular o logaritmo discreto em um computador quântico, a criptografia de chave pública se viu ameaçada e começou a investigar novas fontes de problemas para seus sistemas. Este alarde ocorrera porque, basicamente, os criptossistemas de chave pública usados na atualidade têm sua segurança baseada na intratabilidade dos problemas da fatoração de inteiros, no caso de sistemas RSA, e do logaritmo discreto, em sistemas ElGamal ou de Curvas Elípticas; e tal descoberta tornaria estes sistemas inseguros quando possuíssemos computadores quânticos com a capacidade adequada para implementarmos o algoritmo de Shor.
Convencionou-se chamar, então, de Criptografia Pós-Quântica a área de pesquisa onde são desenvolvidos sistemas criptográficos baseados em problemas intratáveis em computadores quânticos e onde, também, determina-se a complexidade quântica destas hipóteses de intratabilidade.
Acredita-se que a possibilidade de evolução dos computadores quânticos não deva ser encarada como único fator para investigação de alternativas para os criptossistemas de chave pública atuais. Isto porque, além de existir diversos estudos acerca da (in)segurança destes problemas ditos clássicos, ainda existe o fato de que os algumas famílias de criptossistemas pós-quânticos serem mais eficientes que as soluções clássicas (e.g. Curvas elípticas, ElGamal, RSA), principalmente em arquiteturas com um clock baixo.
Dentro deste universo, destacam-se como principais famílias de criptossistemas pós-quânticos os: Reticulados, Códigos Corretores de Erros, Chave Pública Multivariável ($MQ$), esquemas simétricos em geral e funções de Hash.
É nesse contexto que se encaixa o projeto Efficient Post-Quantum Cryptography for Building Security Applications (Soluções criptográficas pós-quânticas eficientes para construção de aplicações), que visa desenvolver e analisar a segurança de esquemas criptográficos pós-quânticos que sejam amigáveis a hardware. Mais especificamente, espera-se que alguns serviços básicos de segurança como cifração, autenticação e assinatura digital sejam aprimorados no decorrer deste projeto.
Cabe ressaltar que o foco deste projeto será a busca pela melhoria de desempenho (i.e., eficiência), possivelmente em termos de tempo de processamento ou requisitos de energia, mas também, dependendo do cenário, se buscará reduzir o tamanho das chaves, assinaturas e textos cifrados.
Para avaliar as soluções, serão realizadas análises teóricas (considerando a complexidade computacional, oportunidades de paralelismo subjacente, etc.; tanto em cenários de ataques quanto em cenários legítimos) e experimentais (utilizando protótipos de software e implementações em hardware).
Este projeto é fruto da parceria entre a Intel Labs e o Laboratório de Arquitetura e Segurança de Computadores da USP (LARC-USP).
Maiores informações
É possível encontrar maiores informações sobre o projeto nas publicações acadêmicas realizadas ao longo de sua execução.