Giới thiệu

Sự phát triển của mã hóa dữ liệu đã thay đổi cách chúng ta giao tiếp trong thời đại số. Trước khi mã hóa trở nên phổ biến, giao tiếp kỹ thuật số giống như việc gửi một bưu thiếp; bất kỳ ai chặn được thông điệp đều có thể dễ dàng đọc nội dung.

Mọi thứ bắt đầu thay đổi vào những năm 1970 khi mã hóa trở nên phổ biến. Công nghệ này, đặc biệt là mã hóa khóa công khai, cho phép trao đổi thông tin một cách an toàn giữa các bên. Điều này thật sự cách mạng vì mọi thứ, từ các cuộc trò chuyện cá nhân đến giao dịch tài chính và thông tin kinh doanh nhạy cảm, đều có thể được giữ kín và bảo mật.

Nếu không có mã hóa, sự riêng tư mà chúng ta coi là hiển nhiên khi gửi tin nhắn, giao dịch ngân hàng hay mua sắm trực tuyến sẽ không thể tồn tại. Trong nhiều thập kỷ, chúng ta đã dựa vào mật mã như một người bảo vệ thầm lặng cho niềm tin kỹ thuật số. Tuy nhiên, một lực lượng gây rối đang đến gần dưới hình thức máy tính lượng tử.

Vấn đề máy tính lượng tử đơn giản

Máy tính lượng tử là một chủ đề phức tạp, vì vậy rất khó để giải thích mà không nghe có vẻ quá kỹ thuật. Các hệ thống mã hóa phổ biến nhất hiện nay dựa trên những bài toán toán học phức tạp để bảo vệ dữ liệu. Các máy tính thông thường sẽ gặp khó khăn trong việc giải quyết những bài toán này trong một khoảng thời gian hợp lý.

Nhưng máy tính lượng tử hoàn toàn khác biệt so với các máy tính hiện tại. Chúng không xử lý dữ liệu bằng các bit nhị phân. Thay vào đó, chúng sử dụng một hệ thống gọi là qubit, có khả năng biểu diễn nhiều trạng thái cùng một lúc.

Hậu quả là máy tính lượng tử có thể thực hiện các phép toán phức tạp nhanh hơn nhiều so với những siêu máy tính nhanh nhất hiện nay - chúng ta đang nói về việc giải quyết một bài toán mà máy tính nhanh nhất sẽ mất đến 10 septillion năm (10^25 năm) trong vòng chưa đầy 5 phút! Sự đột phá này mở ra những mối đe dọa nghiêm trọng đối với an ninh mạng. Máy tính lượng tử sẽ có khả năng phá vỡ các hệ thống mã hóa an toàn nhất hiện nay chỉ trong vài giây.

Mặc dù chúng ta vẫn còn vài năm nữa mới thấy được toàn bộ tiềm năng của máy tính lượng tử, nhưng những kẻ thù không ngồi chờ. Nhiều tác nhân gây rối đang áp dụng một chiến lược “thu hoạch bây giờ, giải mã sau”, trong đó họ đơn giản chỉ đánh cắp thông tin đã được mã hóa hiện tại, hy vọng có thể mở khóa nó bằng máy tính lượng tử trong tương lai khi công nghệ này trở nên hoàn thiện.

Tại sao mọi người nên quan tâm?

Không cần phải nói rằng mọi người nên lo lắng về những mối đe dọa từ máy tính lượng tử. Đây không chỉ là vấn đề của các cơ quan tình báo hay tổ chức quốc phòng. Mọi khía cạnh của cuộc sống kỹ thuật số hiện đại đều được xây dựng trên mã hóa dữ liệu.

Mã hóa hoạt động âm thầm, bất kể bạn đang gửi tiền qua hệ thống ngân hàng, lưu trữ dữ liệu bệnh nhân trên hệ thống y tế từ xa, hay đơn giản chỉ là gửi một email hoặc tin nhắn cá nhân. Công nghệ này là thứ duy nhất giữ cho những kẻ xấu xa tránh xa dữ liệu nhạy cảm được truyền tải qua các hệ thống này. Thật không may, mã hóa hiện tại không thể đứng vững trước máy tính lượng tử.

Bảo vệ tương lai bắt đầu từ bây giờ

Việc cập nhật mã hóa hiện đại để theo kịp các tiêu chuẩn tương lai không phải là điều có thể thực hiện ngay lập tức. Đây là một nâng cấp sẽ mất nhiều năm để thực hiện. Các ngân hàng và tổ chức khác muốn cập nhật nền tảng mã hóa của họ sẽ cần vài năm để thực hiện các thay đổi cần thiết, đặc biệt nếu họ muốn làm như vậy mà không làm gián đoạn dịch vụ của mình.

Máy tính lượng tử cũng đang tiến triển với tốc độ nhanh chóng. Đó là lý do tại sao các chính phủ và công ty trên toàn thế giới đang chạy đua để đi trước rủi ro. Cơ quan An ninh Quốc gia Hoa Kỳ (NSA) đã khuyến nghị rằng tất cả các cơ sở hạ tầng quan trọng được chính phủ sử dụng nên áp dụng một giao thức mã hóa sau lượng tử (PQC) trong vòng 10 năm tới.

Hợp đồng trị giá 7 triệu đô la gần đây giữa Không quân và Q-Net Security là một ví dụ tốt về cách chính phủ đang thực hiện các bước để đi trước mối đe dọa. Hợp đồng này tập trung vào phần cứng an toàn theo thiết kế để bảo vệ các hệ thống liên lạc của quân đội trong môi trường thù địch.

Công ty có trụ sở tại Missouri đang thiết kế các chip vật lý đã được mã hóa với các chân cho quân đội. Những chip silicon này không có cấu trúc phần mềm, hệ điều hành hay khả năng lập trình từ xa, điều này khiến chúng gần như không thể bị tấn công ngay cả bởi những máy tính mạnh nhất. Đây là một ví dụ tốt về một giải pháp có thể đứng vững trước những thách thức an ninh của một thế giới sau lượng tử.

Những khuyến nghị thực tiễn cho các chuyên gia công nghệ

Như đã đề cập, những lo ngại về an ninh mạng sau lượng tử không phải là một cuộc thảo luận chỉ dành cho quân đội hay các cơ quan chính phủ. Các chuyên gia dữ liệu, nhà phát triển và kỹ sư trong mọi ngành cũng nên bắt đầu thực hiện các bước thực tiễn để chuẩn bị cho tương lai này. Dưới đây là một số khuyến nghị bạn có thể thực hiện:

• Theo dõi công việc mã hóa sau lượng tử của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) và các tổ chức khác đang làm việc để xác định và tiêu chuẩn hóa các thuật toán mã hóa mới.

• Thiết kế các hệ thống linh hoạt và thích ứng đủ để có thể áp dụng các tiêu chuẩn mã hóa mới khi chúng được phát hành.

• Bắt đầu nhìn nhận bức tranh tổng thể để xem sự giao thoa giữa khả năng chống lại lượng tử và các lĩnh vực công nghệ khác như NLP, máy học, dữ liệu lớn, v.v.

Nhìn về tương lai

Mã hóa đáng tin cậy là nền tảng của mọi khía cạnh trong cuộc sống kỹ thuật số ngày nay. Nếu nó thất bại, các nền kinh tế, chính phủ và hệ thống tin cậy cá nhân mà chúng ta dựa vào sẽ sụp đổ. Đó là lý do tại sao các giao thức an ninh sau lượng tử là một cuộc thảo luận mà mọi người nên tham gia.

Chúng ta chỉ còn vài năm nữa để thấy được toàn bộ tiềm năng của máy tính lượng tử trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Khi công nghệ này chuyển từ lý thuyết sang thực tế, mối đe dọa của nó đối với an ninh mã hóa cũng trở nên ngày càng hiện thực. Vì lý do thực tiễn, cần phải nâng cao nhận thức và các tiêu chuẩn ngành phải phát triển để điều chỉnh cơ sở hạ tầng an ninh của chúng ta theo thực tế của một tương lai sau lượng tử.