Kriptografija · postkvantni algoritmi
Postkvantna kriptografija za obstoječo programsko opremo: ML-DSA in ML-KEM
Nove algoritme v obstoječe sisteme – brez ponovnega pisanja. V vašem procesu ali kot lasten proces.
Dva izdelka: knjižnica .NET obstoječi kodi na posameznem mestu klica doda podpis ML-DSA in enkapsulacijo ključa ML-KEM. Kriptografska storitev iste algoritme ponuja kot samostojen proces, za vgrajene in industrijske sisteme na L4Re ali v sistemu Windows. Oba sta objavljena kot predogled.
- Vaša aplikacija ali komponenta
- Knjižnica ali kriptografska storitev
- OpenSSL 3.5 ali novejši
Postkvantni del v obeh primerih izračuna OpenSSL. Izdelka se razlikujeta v tem, kje teče kriptografija in kdo hrani ključe.
Izhodišče
Prehod se začne v programski opremi, ki danes deluje z RSA in ECDSA
Zakaj že zdaj? Zaradi napadov po načelu »shrani zdaj, dešifriraj pozneje«: kdor danes prestreže šifrirane podatke, jih bo lahko dešifriral, ko bo kvantni računalnik dovolj zmogljiv. Načrt EU za postkvantno kriptografijo zato priporoča, naj primeri uporabe z visokim tveganjem na postkvantno kriptografijo preidejo najpozneje do konca leta 2030. Druge roke in njihove vire najdete na strani BSI TR-02102 in postkvantni roki.
Prvo vprašanje je, kateri algoritem teče kje v vaših sistemih, drugo pa, kako novi algoritem pride vanje. Običajno se pri tem sreča več pogojev hkrati:
- Potrdila, podpisi in šifrirana sporočila morajo zdržati tudi prihodnje kvantne računalnike.
- Ponovno pisanje aplikacije ne pride v poštev.
- Nasprotne strani poznajo le klasične algoritme, podatke pa morajo še naprej brati.
- V vgrajenih sistemih vsaka komponenta, ki sama vključi kriptografsko knjižnico, prinese svojo hrambo ključev, svojo obravnavo napak in svoje posodobitve.
Kateri izdelek?
Kaj želite narediti?
- Aplikaciji .NET dodati postkvantne algoritmePotrdila, podpisi in šifrirana sporočila v .NET Framework 4.6.2 ali novejšem, .NET Core 3.1 ali .NET 8 – klic za klicem. Knjižnica WKL.System.Security.Cryptography.
- Ustvariti prvo hibridno verigo potrdilRSA ali ECDSA in dodatno ML-DSA: potrdila, ki jih klasični preverjevalniki še vedno berejo.
- Podpisovati ali šifrirati sporočila in dokumentePodpisovanje podatkov, sporočil CMS in dokumentov XML, šifriranje sporočil CMS, dogovor o hibridnem ključu, Blazor.
- Izvajati kriptografijo kot samostojen procesKomponente pošljejo zahtevo in prejmejo rezultat; zasebni ključi storitve nikoli ne zapustijo. WvdS Crypto Service.
- Klicati storitev iz programaPrek binarnega protokola v L4Re ali z vrsticami JSON prek imenovane cevi v sistemu Windows.
- Preveriti lastno vgradnjoTestni vektorji prikazujejo celotne zahteve in odgovore bajt za bajtom.
- Zavarovati povezave s partnerskimi organizacijamiZaupanje dogovoriti z vsakim partnerjem posebej, za določen namen in preklicno, ter TLS 1.3 dopolniti z neodvisno postkvantno skrivnostjo. TrustBridge, v razvoju.
Kdaj ne pomaga noben od obeh: postkvantni HTTPS je naloga lastne transportne plasti; knjižnica rokovanja TLS ne vsebuje. Za povezave med organizacijami TrustBridge TLS 1.3 doda neodvisno postkvantno skrivnost. Dolgoživi podpisni ključi, na primer ključi overitelja, sodijo v strojni varnostni modul (HSM). Koda, ki ima dolžine ključev zapisane fiksno ali obide abstrakcije .NET, pa z dodatnim argumentom ne pridobi zaščite.
Dve poti
V vašem procesu ali kot lasten proces
Oba postkvantni del prepustita OpenSSL. Razlikujeta se v tem, kje teče kriptografija in kdo hrani ključe.
Knjižnica: v procesu vaše aplikacije .NET
Vaša aplikacija .NET
- Potrdila
- Sporočila CMS
- Podpisi XML
klic brez CryptoMode gre nespremenjen v .NET
isti klic z argumentom CryptoMode
WKL.
- klasični del: .NET
- postkvantni del: OpenSSL 3.5 ali novejši
- oblike, ki jih berejo klasični preverjevalniki
ključi v shrambi ključev operacijskega sistema ali v datoteki PFX
Kriptografska storitev: kot lasten proces
Vaša komponenta
- opravilo v L4Re, na primer prehod
- program v sistemu Windows
brez kriptografske knjižnice; namesto zasebnega ključa le identifikator
L4Re: binarni protokol prek skupnega pomnilnika · Windows: vrstice JSON prek imenovane cevi
WvdS Crypto Service
- AES-256-GCM
- ML-DSA
- ML-KEM
- HKDF-SHA256
ključi le v delovnem pomnilniku; po ponovnem zagonu izgubljeni
Kaj pri knjižnici pomeni »brez ponovnega pisanja«: njene razširitvene metode imajo enako ime in enake parametre kot v .NET in dodajo en argument.
Prevajalnik C# klic brez tega argumenta vedno veže na .NET, zato obstoječa koda deluje bit za bitom kot doslej. Aplikacijo tako dopolnjujete klic za klicem. Načini delovanja in vezava klicev
// Veže se na .NET – nespremenjeno.request.CreateSelfSigned( notBefore, notAfter); // Veže se na knjižnico:// klasično in ML-DSA.request.CreateSelfSigned( notBefore, notAfter, CryptoMode.Hybrid);
CryptoMode klic usmeri v knjižnico.Knjižnica in storitev v primerjavi
| Vidik | Knjižnica WKL. | WvdS Crypto Service |
|---|---|---|
| Namenjeno za | aplikacije .NET: .NET Framework 4.6.2 do 4.8, .NET Core 3.1, .NET 8, Blazor | vgrajene in industrijske sisteme na mikrojedru L4Re (x86_64, aarch64) ali v sistemu Windows x86_64 |
| Klicanje | razširitvene metode z enakim imenom kot v .NET in dodatnim argumentom CryptoMode | L4Re: binarni protokol prek skupnega pomnilnika · Windows: vrstice JSON prek imenovane cevi |
| Algoritmi | ML-DSA in ML-KEM v povezavi z RSA, ECDSA ali ECDH; za potrdila, sezname preklicanih potrdil, CMS, podpise XML in PFX | AES-256-GCM, ML-DSA-44, -65 in -87, ML-KEM-512, -768 in -1024, HKDF-SHA256 |
| Hibridno | da; privzete nastavitve sledijo BSI TR-02102-1 in postkvantne podatke ustvarjajo le skupaj s klasičnim algoritmom | ne; če potrebujete hibridno shemo, skrivnosti kombinirate sami |
| Ključi | v shrambi ključev operacijskega sistema (Windows, Linux s Secret Service) ali v datoteki PFX | le v delovnem pomnilniku storitve; po ponovnem zagonu izgubljeni |
| OpenSSL | 3.5 ali novejši, ni priložen; namestitev in varnostne posodobitve so del vašega obratovanja | 3.5 ali novejši; izvedba L4Re ga zgradi skupaj s storitvijo |
Na knjižnico · Na kriptografsko storitev · Primerjava izvedb storitve
Kaj morate vedeti pred uporabo
Predogled
Oba izdelka sta objavljena kot predogled. Vmesniki, protokoli in podatkovne oblike se lahko do prve izdane različice še spremenijo.
- Brez certifikacije. Niti knjižnica niti storitev nista certificirani po FIPS 140-3 ali kateri drugi shemi presoje. Privzete nastavitve knjižnice po BSI TR-02102-1 niso odobritev.
- Brez tihega preklopa. Če klic knjižnice zahteva postkvantni del in ga ne more ustvariti, ne uspe – zgolj klasičnega rezultata ne vrne nikoli.
- OpenSSL je del obratovanja. Knjižnica OpenSSL ne vsebuje; različico 3.5 ali novejšo namestite in posodabljate sami.
- Začasni identifikatorji. Za postkvantne podpise v CMS in XML še noben standard ne določa identifikatorjev. Takšna sporočila preverijo le nasprotne strani s to knjižnico; klasični preverjevalniki jih še vedno berejo.
- Dva protokola pri storitvi. Izvedbi za L4Re in Windows ne razumeta istih sporočil; program, ki naj kliče obe, potrebuje dve vgradnji.
Vse omejitve so navedene na preglednih straneh: knjižnica · kriptografska storitev
Kje začeti z branjem
| Želite … | Knjižnica | Kriptografska storitev |
|---|---|---|
| preveriti, kaj potrebujete | Predpogoji | Predpogoji |
| priti do prvega rezultata | Prva hibridna veriga potrdil | Gradnja in testiranje |
| razumeti delovanje | Načini delovanja in vezava klicev | Ključi in njihova hramba |
| izbrati algoritme in parametre | Pravila za postkvantne postopke | Algoritmi in nabori parametrov |
| poiskati podrobnosti | Referenčni priročnik | Referenčni priročnik |
| odpraviti težavo | Odpravljanje težav | Odpravljanje težav |
Med organizacijami
TrustBridge: zaupanje s posameznim partnerjem, zaščiteno z dodatno postkvantno skrivnostjo
Za podjetja v dobavni verigi, katerih sistemi morajo sodelovati – brez skupnega omrežja, centralnih računov in certifikatov nejasnega izvora. Vsaka organizacija ohrani lastne identitete, ključe in pravila; zaupanje se dogovori z vsakim partnerjem posebej, za določen namen, in ga je mogoče kadar koli preklicati. Povezave potekajo prek TLS 1.3, agenta ključev na obeh straneh pa z ML-KEM dodatno dogovorita postkvantno skrivnost, ki vstopi v rokovanje. Kdor povezavo posname danes, bi moral pozneje zlomiti oboje.
V razvoju
Dokumentacija opisuje celoten obseg funkcij.
Pregled · Postkvantna izmenjava ključev za TLS · Federacija · Modeli delovanja
Vsaka zamenjava se začne z vprašanjem, kateri algoritem teče kje v vaših sistemih. Knjižnica je v trgovini, skupaj z zahtevami in omejitvami.
Knjižnica v trgovini