Недавно китайские учёные опубликовали статью в рецензируемом журнале "Chinese Journal of Computers", в которой сообщили о прорыве в области атак на алгоритмы блочного шифрования AES. Атаки были проведены с использованием квантового компьютера канадской компании D-Wave Systems, но главным инструментом стал новый математический аппарат, разработанный китайскими специалистами. В статье говорится, что эта угроза должна рассматриваться как реальная и существенная, что вызывает беспокойство в криптографическом сообществе.
Шифрование AES с ключами достаточной длины на данный момент является одним из самых надёжных методов защиты данных. Миллионы организаций по всему миру, включая банковский сектор, государственные структуры и военные, используют AES для защиты конфиденциальной информации. Однако эта уверенность основана на текущих возможностях классических вычислительных машин.
Квантовые компьютеры, благодаря своим принципиально иным вычислительным методам, представляют собой потенциальную угрозу для алгоритмов, которые сейчас считаются неприступными. Считается, что ключи AES могут быть взломаны с использованием квантовых алгоритмов, но многие эксперты предполагали, что это станет возможным только через десятилетия.
Исследовательская группа из Шанхайского университета показала, что с помощью квантового компьютера от D-Wave Systems они смогли провести атаку на алгоритмы шифрования Present, Gift-64 и Rectangle, которые являются разновидностями блочного шифрования Substitution-Permutation network (SPN). Этот тип сети используется в основе многих современных шифровальных алгоритмов, включая AES.
Хотя китайским учёным пока не удалось полностью взломать алгоритмы, они достигли наибольшего прогресса по сравнению с любыми предыдущими попытками. Исследователи заявляют, что их работа указывает на реальную возможность компрометации этих алгоритмов в ближайшем будущем.
Компьютер D-Wave Systems, используемый в эксперименте, работает на основе принципа квантового отжига — метода, который основан на поиске энергетических минимумов. Этот принцип связан с физическим стремлением атомов к наименьшему энергетическому состоянию. В процессе вычислений происходит своеобразное "прогорание" данных, а результатом является оптимизированное решение задачи.
Однако, как отмечают учёные, сам по себе квантовый отжиг не является универсальным методом для решения всех криптографических задач. Для успешного проведения атак исследователи разработали новый математический аппарат, направляющий вычисления в нужное русло. Этот аппарат был создан с привлечением технологий искусственного интеллекта, что позволило исследователям значительно приблизиться к решению задачи взлома шифровальных алгоритмов.
Исследование китайских учёных из Шанхайского университета демонстрирует, что даже современные квантовые компьютеры могут представлять серьёзную угрозу для алгоритмов, которые считаются надёжными в классической вычислительной парадигме. Хотя атаки пока не привели к полному взлому AES, этот прорыв открывает новые перспективы для криптографических атак в ближайшем будущем.
Криптографы по всему миру должны внимательно следить за развитием квантовых технологий и готовиться к тому, что защищённость ключевых алгоритмов шифрования может оказаться под угрозой уже в ближайшие годы.
