Квантово-устойчивый блокчейн Как обеспечить безопасность блокчейн-экосистем и платформ в условиях атак c использованием квантового компьютера

Аннотация

Сегодня мы наблюдаем рост внимания к технологии блокчейн и распределенного реестра (англ. - Distributed Ledger Technology, DLT), которая является одной из ключевых сквозных технологий Цифровой экономики Российской Федерации. Однако, большинство криптопримитивов, применяемых в блокчейн, в том числе хеш-функции (ГОСТ Р 34.11-2018, SHA-2, SHA-3, SHA256, Ethash, SCrypt, X11, Equihash, RIPEMD160 и др.), электронные подписи (ГОСТ 34.10-2018, ECDSA, EdDSA, Ring, One-Time, Borromean, Multi-signature и др.), асимметричные криптографические алгоритмы (RSA, Диффи-Хеллмана и др.) и соответствующие протоколы уже не являются квантово-устойчивыми. Т.е. устойчивыми к атакам с использованием так называемого релевантного или значимого квантового компьютера (англ. - Cryptographically Relevant Quantum Computer, CRQC). Уже известны эффективные квантовые алгоритмы, в частности, алгоритм Шора для факторизации и дискретного логарифмирования, которые могут быть успешно применены для взлома перечисленных...

Сегодня мы наблюдаем рост внимания к технологии блокчейн и распределенного реестра (англ. - Distributed Ledger Technology, DLT), которая является одной из ключевых сквозных технологий Цифровой экономики Российской Федерации. Однако, большинство криптопримитивов, применяемых в блокчейн, в том числе хеш-функции (ГОСТ Р 34.11-2018, SHA-2, SHA-3, SHA256, Ethash, SCrypt, X11, Equihash, RIPEMD160 и др.), электронные подписи (ГОСТ 34.10-2018, ECDSA, EdDSA, Ring, One-Time, Borromean, Multi-signature и др.), асимметричные криптографические алгоритмы (RSA, Диффи-Хеллмана и др.) и соответствующие протоколы уже не являются квантово-устойчивыми. Т.е. устойчивыми к атакам с использованием так называемого релевантного или значимого квантового компьютера (англ. - Cryptographically Relevant Quantum Computer, CRQC). Уже известны эффективные квантовые алгоритмы, в частности, алгоритм Шора для факторизации и дискретного логарифмирования, которые могут быть успешно применены для взлома перечисленных криптопримитивов.

В издании предложена новая постановка задачи обеспечения киберустойчивости блокчейн-экосистем и платформ Цифровой экономики Российской Федерации в условиях квантовых кибератак злоумышленников на основе авторских моделей и методов квантового криптоанализа и синтеза постквантовых криптопримитивов. В том числе, параметрического выбора постквантовых криптопримитивов на базе: целочисленных решеток (lattice-based cryptography); кодов, исправляющих ошибки (code-based cryptography); многочленов от многих переменных (multivariate cryptography); криптографических хэш-функций (hash-based cryptography); изогений суперсингулярных эллиптических кривых (supersingular isogeny-based cryptography) и пр. Эта монография является первой работой по упомянутой проблеме и содержит результаты не только качественного, но и количественного изучения квантовой устойчивости блокчейн-экосистем и платформ государства и бизнеса. По этой причине монография представляет несомненный теоретический и практический интерес для специалистов в области компьютерных наук и информационных технологий для цифровой экономики.