Постквантовая защита: ИИ нашел уязвимость в одном из кандидатов на новые цифровые подписи

постквантовая защита снова оказалась в центре внимания после заявления Anthropic: модель Claude Mythos Preview выявила новый вариант атаки на алгоритм цифровой подписи HAWK, который рассматривают среди возможных инструментов для будущей постквантовой криптографии.

По данным компании, исследование заняло около 60 часов, а стоимость вычислений составила примерно $100 тыс. Новый метод снижает сложность подбора ключа для наименее защищенной версии HAWK примерно с 2⁶⁴ до 2³⁸ операций.

Более надежные варианты ключей пока остаются устойчивыми. Но у такого выбора есть слабое место: алгоритм почти теряет преимущество в эффективности. Иначе говоря, он может быть безопаснее, но уже не таким удобным, ради чего его и рассматривали.

На Bitcoin и Ethereum эта находка напрямую не бьет. В этих сетях применяется другой тип подписи — эллиптическая криптография, а эксперимент был нацелен не на нее. Их криптосистема с открытым ключом устроена иначе: электронная подпись подтверждает право владельца распоряжаться монетами, а публичный адрес не раскрывает приватный ключ (криптография рассматривает его как главный секрет пользователя).

Но сигнал для рынка все равно важный: развитие ИИ ускоряет поиск не только новых защитных решений, но и атак. Для компьютерной безопасности это означает, что перспективные схемы шифрования и любой новый шифр придется проверять быстрее и жестче.

Постквантовая защита — это переход на криптографические методы, которые должны выдерживать атаки не только обычных, но и будущих квантовых компьютеров. Она важна для данных, которые нужно хранить годами: финансовых операций, государственных систем, облачных сервисов, IoT-устройств и защищенной связи.

Криптографическая защита в целом нужна, чтобы скрывать данные от посторонних, не давать незаметно их менять и подтверждать, кто именно подписал сообщение или операцию. Это три базовые задачи: конфиденциальность, целостность и аутентификация.

Постквантовый алгоритм — это схема шифрования или цифровой подписи, рассчитанная на устойчивость к квантовым атакам. К таким подходам относят алгоритмы на решетках, кодах, многочленах, хеш-функциях и изогениях. HAWK как раз относится к этому кругу кандидатов, хотя сейчас его не используют в Bitcoin.

Квантовое шифрование — отдельная идея: для защиты канала используют свойства квантовых частиц, а не только сложность математической задачи. В классической криптографии безопасность обычно держится на том, что подобрать ключ практически невозможно; в квантовом подходе сама попытка незаметно перехватить ключ должна оставлять след.

Главная опасность, о которой говорят в криптоиндустрии, связана с будущими квантовыми машинами. Если достаточно мощный квантовый компьютер станет реальностью, он теоретически сможет вычислять приватные ключи по известным публичным. Так возникает риск для многих систем, где криптосистема держится на сложности обратных вычислений.

В основе таких сценариев лежит квантовая механика, а в криптографии часто вспоминают алгоритм Шора: он опасен для схем, где безопасность завязана на факторизацию или дискретное логарифмирование. На таких задачах держатся RSA, DSA, ECDSA, DH и ElGamal, поэтому при появлении достаточно мощных квантовых компьютеров под удар могут попасть электронная коммерция, банковские операции, защищенные коммуникации и сервисы, где подпись или обмен ключами подтверждают доверие.

Bitcoin использует публичные ключи при переводах. Похожая логика есть у других криптовалют, а также в некоторой степени у банковских приложений. Поэтому постквантовая криптография и направление PQC стали не абстрактной научной темой, а практическим вопросом для инфраструктуры.

Подготовка начинается с инвентаризации: нужно понять, где используются подписи, обмен ключами и долгосрочное хранение чувствительных данных. Затем стоит следить за стандартами NIST и ISO, тестировать постквантовые схемы в пилотных системах и закладывать криптографическую гибкость, чтобы алгоритмы можно было заменить без полной перестройки инфраструктуры.

Практически это означает обновление библиотек, проверку совместимости, план миграции ключей и адресов, а также комбинированные схемы на переходный период, где классическая защита работает вместе с постквантовой.

Существующие подписи могут оказаться недостаточными, когда появятся мощные квантовые компьютеры. Поэтому ученые заранее разрабатывают новые схемы, рассчитанные на квантовые атаки. HAWK — один из таких резервных вариантов, но сейчас он нигде не используется, и внедрять его в Bitcoin не планируют.

• BIP-360 — план перехода к квантово-устойчивым адресам. В нем предусмотрено несколько алгоритмов на выбор: если один вариант окажется взломан, сеть сможет перейти на другой.
• BIP-361 — идея заморозить более трети всех Bitcoin, которые лежат на старых и наиболее уязвимых адресах. Авторы считают, что времени становится меньше, поскольку даже классические, не квантовые атаки ускоряются в 20 раз на фоне развития ИИ.

Хотя квантовая угроза пока остается теоретической, она уже меняет рынок. Индустрия внедряет механизмы защиты и постквантовые решения в криптопроекты, а ключевые участники направляют на это десятки миллионов долларов. Некоторые блокчейн-сети уже перешли от обсуждений к практической настройке новых алгоритмов.

На этом фоне внимание к стандартам и защите ключей только растет:

• NIST разрабатывает стандарты постквантовой криптографии и задает ориентиры для отрасли.
• IBM и другие технологические компании инвестируют в квантовые технологии.
• Защита ключей становится частью кибербезопасности на государственном уровне, в том числе в логике кибервойны.