ポスト量子保護：AIが新しいデジタル署名候補の脆弱性を発見

ポスト量子保護は再び注目を集めています。Anthropicの発表によると、Claude Mythos PreviewモデルがHAWKデジタル署名アルゴリズムに対する新しい攻撃手法を特定しました。このアルゴリズムは、将来のポスト量子暗号のための可能なツールの一つとして検討されています。

同社によると、研究には約60時間を要し、計算コストは約10万ドルに達しました。この新しい手法は、最も脆弱なHAWKバージョンの鍵の推測難易度を約2⁶⁴から2³⁸操作に低下させます。

より信頼性の高い鍵の選択肢は依然として堅牢ですが、その選択肢には弱点があります。アルゴリズムは効率性の利点をほぼ失います。言い換えれば、安全性は高まるかもしれませんが、便利さは失われ、これが考慮された理由です。

なぜこれはBitcoinやEthereumに対する直接的な脅威ではないのか

この発見はBitcoinやEthereumに直接的な影響を与えません。これらのネットワークでは異なるタイプの署名、すなわち楕円曲線暗号が使用されており、実験はそれを対象としていません。彼らの公開鍵暗号システムは異なる構造を持っており、電子署名は所有者がコインを管理する権利を確認し、公開アドレスは秘密鍵を明らかにしません（暗号学ではこれをユーザーの主要な秘密と見なします）。

しかし、市場にとっては重要なシグナルです。AIの進展は新しい防御ソリューションだけでなく攻撃の発見も加速しています。コンピュータセキュリティにとって、これは将来の暗号化スキームや新しい暗号をより迅速かつ厳格に検証する必要があることを意味します。

システムが秘密を保持する必要がある期間が長ければ長いほど、ポスト量子アルゴリズムへの移行に備える必要があります。今日傍受されたデータは、明日より強力なコンピュータで解読される可能性があります。

ポスト量子保護とは何か、簡単に言うと

ポスト量子保護とは、通常の攻撃だけでなく将来の量子コンピュータによる攻撃にも耐えうる暗号技術への移行を指します。これは、数年間保存する必要があるデータ、すなわち金融取引、政府システム、クラウドサービス、IoTデバイス、そして安全な通信にとって重要です。

暗号的保護は、データを外部から隠し、無断で変更されないようにし、誰がメッセージや取引に署名したのかを確認するために必要です。これには、機密性、完全性、認証という三つの基本的な課題があります。

ポスト量子アルゴリズムにはどのようなものがあるか

ポスト量子アルゴリズムとは、量子攻撃に対する耐性を考慮した暗号化またはデジタル署名のスキームです。これには、格子、符号、多項式、ハッシュ関数、そしてイソジェニーに基づくアルゴリズムが含まれます。HAWKはこの候補の一つに該当しますが、現在Bitcoinでは使用されていません。

量子暗号は別のアイデアです。量子粒子の特性を利用してチャネルを保護し、単に数学的問題の難しさに依存するのではありません。従来の暗号学では、安全性は鍵を推測することがほぼ不可能であることに依存していますが、量子アプローチでは、鍵を密かに傍受しようとする試み自体が痕跡を残すべきです。

量子リスクはどこから来るのか

暗号業界で語られる主な危険は、将来の量子コンピュータに関連しています。十分に強力な量子コンピュータが現実のものとなれば、理論的には公開鍵から秘密鍵を計算することが可能になります。これにより、逆計算の難しさに依存する多くのシステムにリスクが生じます。

このようなシナリオの基盤には量子力学があり、暗号学ではショアのアルゴリズムがしばしば言及されます。これは、セキュリティが因数分解や離散対数に依存するスキームにとって危険です。RSA、DSA、ECDSA、DH、ElGamalはこのような問題に依存しているため、十分に強力な量子コンピュータが出現すれば、電子商取引、銀行取引、安全な通信、署名や鍵交換が信頼を確認するサービスが脅かされる可能性があります。

ビットコインは送金時に公開鍵を使用します。この論理は他の暗号通貨や、ある程度は銀行アプリケーションにも見られます。したがって、ポスト量子暗号とPQCの方向性は、抽象的な科学的テーマではなく、インフラストラクチャーにとっての実践的な問題となりました。

量子脅威に備える方法

準備はインベントリの作成から始まります。署名、鍵の交換、機密データの長期保存がどこで使用されているかを理解する必要があります。その後、NISTやISOの標準を監視し、ポスト量子スキームをパイロットシステムでテストし、アルゴリズムを完全に再構築することなく置き換えられるように暗号的柔軟性を組み込むことが重要です。

実際には、ライブラリの更新、互換性の確認、鍵とアドレスの移行計画、そして古典的な保護がポスト量子と共存する移行期間のための組み合わせスキームを意味します。

ビットコインに関する議論

既存の署名は、強力な量子コンピュータが登場した際に不十分である可能性があります。したがって、科学者たちは量子攻撃に対抗するための新しいスキームを事前に開発しています。HAWKはそのようなバックアップオプションの一つですが、現在はどこでも使用されておらず、ビットコインに導入する計画はありません。

• BIP-360 - 量子耐性アドレスへの移行計画。いくつかのアルゴリズムが選択肢として用意されており、1つのオプションがハッキングされた場合、ネットワークは別のものに移行できます。
• BIP-361 - 古い最も脆弱なアドレスにある3分の1以上のビットコインを凍結するというアイデア。著者たちは、AIの進展に伴い、古典的な非量子攻撃も20倍速くなっているため、時間が少なくなっていると考えています。

量子脅威はまだ理論的なものであるものの、市場に変化をもたらしています。業界は暗号プロジェクトに対して保護メカニズムとポスト量子ソリューションを導入しており、主要な参加者はこれに数千万ドルを投資しています。一部のブロックチェーンネットワークは、議論から新しいアルゴリズムの実践的な設定に移行しています。

このような背景の中で、標準と鍵の保護への関心は高まる一方です。

• NISTはポスト量子暗号の標準を開発し、業界の指針を設定しています。
• IBMや他のテクノロジー企業は量子技術に投資しています。
• 鍵の保護は国家レベルのサイバーセキュリティの一部となり、サイバー戦争の論理にも組み込まれています。

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