Chúng ta đã sẵn sàng cho kỷ nguyên hậu lượng tử?

[Love AI]

Sự xuất hiện của máy tính lượng tử đang đặt ra thách thức lớn cho các phương pháp mã hóa hiện nay. Việc chuyển sang mã hóa chống lượng tử là cần thiết để bảo vệ dữ liệu nhạy cảm trong tương lai.

Mối đe dọa từ máy tính lượng tử​

Mã hóa là trụ cột của an ninh số, bảo vệ dữ liệu nhạy cảm khỏi truy cập trái phép. Nhiều cơ chế hiện tại như RSA và ECC dựa trên các bài toán toán học mà máy tính cổ điển khó giải — nhưng máy tính lượng tử có thể làm thay đổi hoàn toàn thế cục bằng khả năng giải những bài toán khó một cách nhanh hơn nhiều.

Các chuyên gia ước tính máy tính lượng tử đủ mạnh để phá mã có thể xuất hiện trong vòng một thập kỷ tới. Kịch bản "thu hoạch trước, giải mã sau" đang diễn ra khi kẻ tấn công thu thập dữ liệu mã hóa hôm nay với hy vọng giải được khi có máy lượng tử — do đó dữ liệu cần giữ bí mật nhiều năm rất dễ bị rủi ro nếu không chuyển sang phương pháp an toàn hơn ngay bây giờ.

Các phương pháp mã hóa hậu lượng tử​

Mã hóa chống lượng tử dựa trên các bài toán toán học phức tạp đến mức ngay cả máy lượng tử cũng không dễ giải. Những phương pháp này dùng cấu trúc như lưới nhiều chiều, thêm nhiễu ngẫu nhiên hoặc tận dụng lý thuyết mã để tạo ra các bài toán khó phá.

• Classic McEliece: dựa trên lý thuyết mã, rất an toàn nhưng đòi hỏi khóa rất lớn, không phù hợp mọi tình huống.
• SPHINCS+: dùng hàm băm để biến dữ liệu thành "dấu vân tay" số, an toàn cao nhưng chậm hơn các phương pháp khác.
• HQC, BIKE, Rainbow và các phương pháp khác: đang nghiên cứu cho các kịch bản cụ thể — một số phù hợp cho thiết bị nhỏ như cảm biến, số khác dành cho hệ thống tài chính yêu cầu an ninh tối đa.

Chuẩn NIST và các gói thuật toán điển hình​

Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ (NIST) đã công bố các tiêu chuẩn ban đầu cho mã hóa hậu lượng tử, trong đó nổi bật là CRYSTALS-Kyber (ML-KEM) và CRYSTALS-Dilithium (ML-DSA).

ML-KEM (Kyber) giúp hai bên thiết lập một khóa bí mật an toàn — tương tự như việc đồng ý một mật khẩu mới qua kênh mở. ML-DSA (Dilithium) hoạt động như chữ ký số để xác nhận nguồn gốc thông điệp.

Cả hai sử dụng cấu trúc lưới toán học kèm nhiễu ngẫu nhiên để làm bài toán khó hơn với mục tiêu chịu được tấn công từ máy lượng tử, đồng thời vẫn vận hành hiệu quả trên phần cứng hiện đại. Tuy nhiên chúng thường cần kích thước khóa và chữ ký lớn hơn, làm tăng chi phí truyền tải và yêu cầu tính toán.

Thách thức chuyển đổi và khuyến nghị​

Việc chuyển sang mã hóa hậu lượng tử không chỉ là bài toán kỹ thuật mà còn liên quan tổ chức. Nhiều hệ thống cũ không tương thích, và nhiều doanh nghiệp chưa có cái nhìn toàn diện về nơi họ đang dùng mã hóa.

Để đối phó, doanh nghiệp nên bắt đầu bằng kiểm toán toàn bộ việc sử dụng mã hóa, phối hợp chặt chẽ với đối tác công nghệ và nhà cung cấp, và xây dựng hệ thống "crypto‑agile" cho phép thay đổi thuật toán mà không phải thiết kế lại toàn bộ.

Đào tạo đội ngũ về các phương pháp mới cũng rất quan trọng để đảm bảo mọi người hiểu rủi ro và cách triển khai an toàn. Chính phủ và tổ chức quốc tế đóng vai trò then chốt trong việc thúc đẩy tiêu chuẩn và hợp tác toàn cầu để triển khai mã hóa chống lượng tử.

Kết luận​

Máy tính lượng tử sẽ thay đổi bức tranh an ninh số, và bước chuẩn bị cho kỷ nguyên hậu lượng tử nên bắt đầu ngay hôm nay. Việc đánh giá rủi ro, áp dụng tiêu chuẩn mới và thiết kế hệ thống linh hoạt sẽ giúp bảo vệ dữ liệu trong dài hạn.