Постквантова криптография: защо подготовката започва още сега

Квантовите компютри все още не могат масово да компрометират криптографията, която защитава съвременните комуникации, цифровите подписи и обмена на ключове. Това обаче не означава, че организациите трябва да изчакат появата на достатъчно мощна квантова система, преди да започнат подготовка.

Причината е практична. Криптографията е вградена в приложения, мрежови устройства, сертификати, виртуални частни мрежи, софтуерни библиотеки, облачни услуги и системи на външни доставчици. Откриването на всички зависимости, тестването на нови алгоритми и планирането на прехода може да отнеме години.

На 13 август 2024 г. американският Национален институт за стандарти и технологии, NIST (National Institute of Standards and Technology), публикува първите три окончателни FIPS (Federal Information Processing Standards) стандарта за постквантова криптография и насърчи организациите да започнат подготовка за прехода. Макар стандартите да са разработени в рамките на федералната система на САЩ, те имат широко международно значение и влияят върху развитието на глобални технологии, продукти и практики за сигурност.

В Европа препоръката на Европейската комисия от 11 април 2024 г. постави основата за коордиран преход. През юни 2025 г. NIS Cooperation Group публикува европейска пътна карта, според която държавите членки трябва да започнат прехода до края на 2026 г., а критичната инфраструктура да премине към постквантова защита възможно най-рано и не по-късно от края на 2030 г.

Темата вече е част от реалното планиране на сигурността, архитектурата, снабдяването и управлението на риска.

Какво представлява постквантовата криптография

Постквантовата криптография, PQC (Post-Quantum Cryptography), включва криптографски механизми, проектирани да устояват както на известни класически атаки, така и на атаки от достатъчно мощни квантови компютри.

Тези механизми не изискват квантов компютър, за да работят. Те могат да бъдат внедрявани върху стандартна изчислителна инфраструктура, но използват математически задачи, за които към момента не са известни ефективни класически или квантови методи за решаване.

Важно е да разграничаваме три понятия.

Квантовите изчисления използват принципи на квантовата механика за изпълнение на определени видове изчисления.

Квантовата криптография използва квантови свойства за защита или разпределение на ключове, например чрез QKD (Quantum Key Distribution).

Постквантовата криптография използва алгоритми, които работят върху стандартни компютри, но са разработени с цел да останат надеждни и при наличие на голям квантов компютър.

За повечето организации непосредственият практически фокус е върху постквантовата криптография и способността тя да бъде внедрена постепенно и контролирано.

Коя част от днешната криптография е изложена на риск

Бъдещите квантови системи са особено релевантни за широко използваната публично-ключова криптография, включително:

• RSA (Rivest-Shamir-Adleman);
• ECC (Elliptic Curve Cryptography);
• DSA (Digital Signature Algorithm);
• обмена на криптографски ключове;
• цифровите подписи;
• част от инфраструктурата за цифрови сертификати.

Тези механизми участват в защитата на уеб връзки, виртуални частни мрежи, удостоверяване на устройства, подписване на софтуер и потвърждаване на цифрова идентичност.

Симетричните алгоритми като AES (Advanced Encryption Standard) не се засягат по същия начин, по който квантовите алгоритми могат да повлияят на RSA и ECC. При тях обичайно се разглежда намаляване на ефективното ниво на сигурност и необходимост от подходящи размери на ключовете и актуализиран рисков модел.

Тази разлика е важна. Организациите не могат да приложат една и съща миграционна стъпка към всяка криптографска зависимост. Необходима е инвентаризация, която показва къде и с каква цел се използва всеки механизъм.

Защо рискът има значение още сега

„Събери сега, декриптирай по-късно“

При сценария HNDL (Harvest Now, Decrypt Later) нападател събира криптирани данни днес, въпреки че все още не може да ги прочете. Данните се съхраняват с очакването, че бъдещо развитие на квантовите технологии може да позволи тяхното декриптиране.

Това е особено релевантно за информация, която трябва да остане поверителна дълго време:

• медицински и генетични данни;
• държавна и дипломатическа комуникация;
• данни за критична инфраструктура;
• индустриална интелектуална собственост;
• финансови и договорни документи;
• лични данни с дълъг период на чувствителност.

Рискът зависи не само от момента, в който квантовата атака стане практическа. Зависи и от това колко дълго информацията трябва да остане защитена.

Системи с дълъг жизнен цикъл

Индустриални, енергийни, транспортни и медицински среди често използват оборудване в продължение на 10, 15 или повече години.

Част от тези устройства не позволяват лесна подмяна на криптографските алгоритми или зависят от остарели библиотеки, сертификати и неподдържан софтуер.

Организация, която закупува система днес, трябва да провери:

• дали производителят има план за постквантова поддръжка;
• дали алгоритмите могат да бъдат сменени чрез актуализация;
• дали хардуерът има достатъчно ресурси за новите механизми;
• колко време ще се поддържат устройството и неговият софтуер;
• дали доставчикът може да представи ясна миграционна пътна карта.

Постквантовата готовност е и въпрос на снабдяване, договорни изисквания и управление на доставчици.

Цифрови подписи и софтуерна верига

Преходът не засяга само поверителността на данните.

Цифровите подписи доказват автентичността на софтуер, документи, актуализации и устройства. Ако използван механизъм за подписване стане ненадежден, организацията може да срещне затруднения при проверката дали:

• актуализацията идва от реалния производител;
• цифров документ не е бил променен;
• дадено устройство се свързва с легитимна система;
• софтуерен пакет или фърмуер е автентичен.

Затова NIST публикува отделни стандарти за установяване на ключове и за цифрови подписи.

Какво стандартизира NIST

Първите три FIPS стандарта за постквантова криптография са:

• FIPS 203, който специфицира ML-KEM (Module-Lattice-Based Key-Encapsulation Mechanism);
• FIPS 204, който специфицира ML-DSA (Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm);
• FIPS 205, който специфицира SLH-DSA (Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm).

ML-KEM е предназначен за установяване на споделен криптографски ключ. ML-DSA и SLH-DSA са механизми за цифрови подписи.

Тук е важно терминологичното разграничение. FIPS 203, FIPS 204 и FIPS 205 са стандарти. ML-KEM, ML-DSA и SLH-DSA са механизмите, които тези стандарти специфицират.

Какво се променя в САЩ и Европа

На 22 юни 2026 г. САЩ издадоха изпълнителна заповед „Securing the Nation Against Advanced Cryptographic Attacks“.

Тя определя срок до 31 декември 2030 г. за използване на приложими постквантови стандарти за установяване на ключове в определени федерални системи с висока стойност и въздействие. Срокът за преход към постквантови цифрови подписи е 31 декември 2031 г.

Заповедта предвижда и разработване на изисквания към определени федерални изпълнители чрез промени във FAR (Federal Acquisition Regulation).

Тези изисквания са насочени към американската федерална администрация и свързаните с нея доставчици. Те не са автоматично приложими към всички европейски организации.

Ефектът им обаче може да се разпространи към международни технологични доставчици, федерални изпълнители и вериги за доставки, които работят с американски институции.

Европейският съюз следва собствен координиран подход. Европейската пътна карта определя началото на прехода до края на 2026 г. и приоритетно преминаване на критичната инфраструктура до края на 2030 г.

Тези срокове не означават, че всички системи трябва незабавно да сменят алгоритмите си. Те означават, че организациите трябва да започнат с видимост, собственост, планиране и оценка на зависимостите.

Откъде да започне организацията

1. Определете отговорност и обхват

Постквантовата готовност не е задача само за екипа по информационна сигурност.

Тя засяга:

• информационната сигурност;
• инфраструктурата и мрежите;
• софтуерната архитектура;
• управлението на риска;
• правните и регулаторните функции;
• снабдяването;
• управлението на доставчици.

Добра първа стъпка е определянето на отговорник и малка работна група, която да координира инвентаризацията, приоритизирането и бъдещото планиране.

2. Изградете криптографски инвентар

Организацията трябва да установи къде използва криптография:

• приложения и уеб услуги;
• виртуални частни мрежи;
• TLS (Transport Layer Security) сертификати;
• ключове и хранилища за ключове;
• цифрови подписи;
• мрежови устройства;
• облачни интеграции;
• софтуерни библиотеки;
• устройства и фърмуер;
• решения на трети страни.

Инвентарът трябва да показва не само кой алгоритъм се използва, а и:

• каква функция изпълнява;
• кой отговаря за системата;
• какви данни защитава;
• колко дълго трябва да останат защитени;
• дали механизмът може да бъде сменен;
• от кой доставчик зависи промяната.

NIST разглежда криптографското откриване и инвентаризацията като отделна основна част от миграцията към постквантова криптография.

3. Открийте дългосрочно чувствителните данни

Не всички данни имат еднакъв рисков хоризонт.

Информация, която губи стойността си след няколко дни, има различен профил от медицински досиета, стратегически планове, класифицирана комуникация или интелектуална собственост, които трябва да останат поверителни години.

Криптографският инвентар трябва да бъде свързан с класификацията на данните. Така организацията може да установи кои системи са най-силно изложени на сценария „събери сега, декриптирай по-късно“.

4. Приоритизирайте външните комуникации и критичните системи

Практичен подход е първо да се оценят криптираните връзки, които преминават през недоверени мрежи:

• връзки между офиси;
• комуникация с партньори;
• отдалечен достъп;
• облачни интеграции;
• връзки между центрове за данни;
• критични VPN тунели;
• външно достъпни приложения.

Тези комуникационни пътища често пренасят чувствителна информация и могат да бъдат по-изложени на прихващане и продължително съхранение.

5. Проверете плановете на доставчиците

Постквантовата готовност зависи от доставчиците на:

• мрежово оборудване;
• облачни услуги;
• операционни системи;
• удостоверителни услуги;
• приложения;
• софтуерни библиотеки;
• индустриални и медицински устройства.

Подходящите въпроси включват:

• Кои постквантови стандарти ще поддържа продуктът?
• Кога се очаква тази поддръжка?
• Ще бъде ли необходим нов хардуер?
• Предвиждат ли се хибридни режими?
• Как ще бъдат мигрирани съществуващите сертификати и ключове?
• Какви промени в производителността и съвместимостта трябва да се очакват?

Криптографска гъвкавост вместо еднократна миграция

Crypto-agility, или криптографска гъвкавост, е способността на организацията да сменя алгоритми, сертификати, ключове и криптографски библиотеки без цялостно препроектиране на системите.

Това е важно, защото постквантовите механизми имат различни оперативни характеристики. Те могат да използват по-големи ключове и подписи, да изискват повече процесорна мощ или памет и да влияят върху времето за установяване на връзки.

Един механизъм няма непременно да бъде подходящ за всяко приложение, устройство и комуникационен канал.

Целта е архитектурата да позволява контролирана промяна, тестване и постепенно внедряване. Това намалява зависимостта от конкретен алгоритъм или доставчик и улеснява адаптацията при бъдещи промени в стандартите.

Практическа рамка за първите 90 дни

Подготовката може да започне като ограничен readiness проект, без незабавна мащабна миграция.

Дни 0–30: собственост и работна група

• определете отговорник;
• включете сигурност, инфраструктура, архитектура, риск, снабдяване и правни функции;
• дефинирайте критичните системи и данни;
• уточнете целите и начина на отчитане.

Резултат: ясен собственик на процеса и общ организационен обхват.

Дни 30–60: криптографски инвентар

• идентифицирайте алгоритми, протоколи, сертификати и ключове;
• прегледайте VPN, TLS, цифрови подписи и външни зависимости;
• открийте стари или неподдържани механизми;
• свържете криптографията с данните, които тя защитава.

Резултат: видимост върху основните криптографски зависимости.

Дни 60–90: приоритизиране и пътна карта

• оценете външните комуникации;
• определете системите с дългосрочно чувствителни данни;
• започнете разговори с ключовите доставчици;
• идентифицирайте нуждите от тестове;
• подгответе първоначална миграционна пътна карта.

Резултат: конкретни приоритети за последваща оценка и подготовка.

Подобна 90-дневна рамка е представена и в материала на Fortinet за практическа постквантова готовност, изпратен от екипа на DIAMATIX.

Как технологиите на Fortinet могат да подпомогнат подготовката

Постквантовата готовност започва с процес, видимост и реалистична оценка на зависимостите. Технологичните платформи могат да подпомогнат изпълнението, особено в среди с множество мрежови устройства и външни криптирани връзки.

Fortinet документира поддръжка на постквантови механизми за IPsec (Internet Protocol Security) key exchange във FortiGate, включително възможности за хибридни модели. Компанията документира също постквантови възможности при TLS 1.3 във FortiWeb и допълнителни PQC функции в по-нови версии на FortiOS.

Според Fortinet:

• FortiManager с FortiAI-Assist може да подпомогне прегледа на конфигурации и подготовката на контролни списъци за небезопасни или остарели криптографски механизми;
• FortiAnalyzer може да подпомогне измерването и отчитането на криптографския риск;
• FortiGate може да подкрепи защитата на външни криптирани комуникации чрез постквантови и хибридни IPsec механизми;
• Fortinet Security Fabric може да свърже управлението, анализа и поетапното прилагане на промени в общ оперативен модел.

Тези възможности не заменят криптографския инвентар, класификацията на данните или проверката на доставчиците. Те могат да подпомогнат откриването, измерването и прилагането на промени в среди, изградени върху Fortinet технологии.

Какво да не правят организациите

Постквантовата готовност не изисква паника или незабавна подмяна на всички алгоритми.

Организациите трябва да избягват:

• закупуване на решения само заради обозначението „quantum-safe“;
• подмяна на алгоритми без тестове за съвместимост и производителност;
• приемане, че една технология решава всички криптографски зависимости;
• пренебрегване на цифровите подписи и удостоверяването;
• изчакване до появата на практическа квантова атака;
• третиране на прехода само като техническа задача.

Всяка промяна трябва да бъде основана на реалната среда, срока на чувствителност на данните и проверима поддръжка от доставчиците.

DIAMATIX перспектива

Основният въпрос не е на коя дата ще се появи квантов компютър, способен да компрометира широко използваната публично-ключова криптография.

По-важните въпроси са:

• Знае ли организацията къде използва криптография?
• Кои данни трябва да останат защитени след 5, 10 или повече години?
• Кои системи зависят от механизми, които ще трябва да бъдат заменени?
• Имат ли доставчиците реални миграционни планове?
• Позволява ли архитектурата контролирана промяна на алгоритми и сертификати?

DIAMATIX разглежда постквантовата готовност като част от управлението на дългосрочния киберриск.

Първата стъпка е видимостта. Следват приоритизиране, проверка на доставчиците, тестове и постепенно изграждане на криптографска гъвкавост.

Подготовката не започва с прибързана подмяна. Тя започва с инвентар и реалистичен план.

Заключение

Преходът към постквантова криптография вероятно ще продължи години. Той ще засегне приложения, мрежи, сертификати, устройства, доставчици и процеси за управление на риска.

Публикуваните стандарти на NIST, европейската пътна карта и конкретните срокове за определени американски федерални системи показват, че темата вече е част от реалното технологично и управленско планиране.

За повечето организации няма причина за незабавна мащабна миграция. Има достатъчно основания да започнат с криптографска инвентаризация, оценка на дългосрочно чувствителните данни и разговор с ключовите доставчици.

Постквантовата устойчивост се изгражда постепенно. С ясна собственост, измерим риск и архитектура, която позволява промяна.

Източници

• NIST. First Three Finalized Post-Quantum Cryptography Standards.
• NIST CSRC. FIPS 203, FIPS 204 и FIPS 205.
• European Commission. Recommendation on a Coordinated Implementation Roadmap for the Transition to Post-Quantum Cryptography.
• NIS Cooperation Group. Coordinated Implementation Roadmap for the Transition to Post-Quantum Cryptography.
• The White House. Securing the Nation Against Advanced Cryptographic Attacks.
• Fortinet. From Awareness to Action: Helping Organizations Prepare for Post-Quantum Cryptography.
• Fortinet Product Documentation. Post-Quantum Cryptography for IPsec, TLS and FortiOS.