Mã hóa hậu lượng tử cho nhắn tin
Sanket (Sanket.Chat) của Tosh Defence bảo vệ hoạt động nhắn tin bằng mật mã lai hậu lượng tử ở cả hai giai đoạn của mỗi cuộc hội thoại: thiết lập phiên bằng PQXDH với khóa công khai dùng trước Kyber hậu lượng tử, và cơ chế ratchet hậu lượng tử thưa (SPQR) của Signal đưa các bí mật ML-KEM vào Double Ratchet đang hoạt động. Lớp truyền tải bổ sung cơ chế trao đổi khóa lai X25519MLKEM768, được ưu tiên cung cấp tại điểm biên, để bảo vệ lưu lượng đã bị ghi lại trước các cuộc tấn công thu thập ngay, giải mã về sau.
Đối thủ có thể ghi lại lưu lượng đã mã hóa ngay hôm nay và tìm cách giải mã khi có máy tính lượng tử đủ năng lực. Thông tin cần được giữ bí mật trong nhiều năm phải được bảo vệ trước các cuộc tấn công lượng tử ngay từ bây giờ, và SANKET cung cấp khả năng này thông qua libsignal của Signal đã được kiểm toán.
Bảo vệ hậu lượng tử ngay từ tin nhắn đầu tiên
Mỗi phiên liên lạc Sanket bắt đầu bằng PQXDH, phần mở rộng của X3DH có khả năng bảo vệ trước điện toán lượng tử. Thiết bị khởi tạo kết hợp ba hoặc bốn lần thỏa thuận khóa X25519 với một lần đóng gói khóa Kyber sử dụng một trong các khóa Kyber dùng một lần của thiết bị nhận, rồi dẫn xuất bí mật phiên từ tất cả các thành phần đó. Người ghi lại quá trình bắt tay hôm nay rồi sau này có được máy tính lượng tử cũng không thể khôi phục khóa phiên từ dữ liệu đó.
Quá trình cài đặt xác minh mọi chữ ký trên khóa tiền chia sẻ Kyber bằng libsignal trước khi lưu trữ. Mỗi bộ khóa tiền chia sẻ phải chứa một khóa tiền chia sẻ Kyber dự phòng cuối cùng, để không phiên nào bắt đầu mà thiếu thành phần mật mã hậu lượng tử.
Bảo vệ hậu lượng tử cho toàn bộ cuộc hội thoại: SPQR
Bản phát hành libsignal của Sanket chạy cơ chế ratchet hậu lượng tử thưa của Signal song song với Double Ratchet cho tất cả các phiên, kết hợp các bí mật được tạo bằng ML-KEM vào khóa tin nhắn. Signal gọi sự kết hợp này là Triple Ratchet. Để khôi phục khóa tin nhắn, kẻ tấn công phải phá vỡ cả thành phần mật mã đường cong elliptic lẫn thành phần hậu lượng tử trong suốt thời gian cuộc trò chuyện diễn ra.
TLS lai kháng lượng tử
Trong TLS 1.3, máy chủ biên ưu tiên đưa ra nhóm lai X25519MLKEM768. Bí mật chung của nhóm này kết hợp X25519 với ML-KEM-768, nên một phiên bị ghi lại vẫn được giữ bí mật trừ khi cả hai cơ chế đều bị phá vỡ. Bất kỳ máy khách nào có ngăn xếp TLS hỗ trợ nhóm này đều thương lượng sử dụng nhóm đó; các kết nối đi của chính hệ thống cài đặt cũng đưa ra nhóm này.
Các bộ mật mã vẫn chỉ dùng AES-256-GCM, và mã hóa đối xứng sử dụng khóa 256 bit xuyên suốt, độ dài khóa được coi là đủ để chống lại các cuộc tấn công lượng tử đã biết.
- Ưu tiên đề xuất X25519MLKEM768
- Chỉ các bộ mã AES-256-GCM
- Nhóm được thiết lập qua thương lượng được đo lường mà không ghi nhật ký ai đã kết nối
- Nội dung trao đổi trong quá trình bắt tay được xác thực từ đầu đến cuối
Sẵn sàng cho những gì sắp tới
Sanket được thiết kế để linh hoạt thay đổi thuật toán mật mã. libsignal có quản lý phiên bản, nên các thành phần mật mã mới được đưa vào qua bản nâng cấp thư viện, như PQXDH và SPQR. Các nhóm mật mã của lớp truyền tải được cấu hình ở biên mạng; mã hóa cuộc gọi sử dụng cấu hình có số phiên bản do máy chủ bắt buộc áp dụng; và toàn bộ thao tác AES-GCM của ứng dụng đều đi qua một hàm hỗ trợ duy nhất với các ràng buộc nghiêm ngặt. Chữ ký lai Ed25519 và ML-DSA cho các bản phát hành và giấy phép đã được thiết kế và đưa vào lộ trình, sẽ được kích hoạt khi có bản triển khai ML-DSA được kiểm toán độc lập.
Bằng chứng kỹ thuật
Đọc thông tin chi tiết trong sách trắng của Sanket
Mọi nội dung trình bày trên trang này đều được nêu đầy đủ trong tài liệu chuyên khảo công khai về kiến trúc và bảo mật kỹ thuật của SANKET, có thể đọc miễn phí mà không cần đăng ký.
SANKET có phải là giải pháp nhắn tin bảo mật hậu lượng tử không?
Chức năng nhắn tin của Sanket sử dụng mật mã hậu lượng tử lai cho cả quá trình thiết lập phiên (PQXDH với Kyber-1024) và cơ chế thay khóa liên tục (SPQR), thông qua libsignal chính thức của Signal. Kẻ tấn công phải phá được cả thành phần mật mã truyền thống lẫn thành phần hậu lượng tử.
PQXDH là gì?
PQXDH là phần mở rộng hậu lượng tử của Signal cho cơ chế thỏa thuận khóa X3DH. Cơ chế này bổ sung bước đóng gói khóa Kyber vào các bước thỏa thuận X25519, nên quá trình bắt tay đã bị ghi lại không thể bị giải mã về sau bằng máy tính lượng tử. Cơ chế này đã được phân tích hình thức.
SPQR, còn gọi là cơ chế bánh cóc ba lớp, là gì?
SPQR là cơ chế thay khóa hậu lượng tử thưa của Signal. Cơ chế này hoạt động song song với Double Ratchet và kết hợp các bí mật được tạo từ ML-KEM vào khóa tin nhắn, mở rộng khả năng bảo vệ hậu lượng tử từ lúc bắt đầu phiên sang toàn bộ cuộc hội thoại.
Sanket có sử dụng TLS hậu lượng tử không?
Có. Lớp biên ưu tiên cung cấp cơ chế trao đổi khóa lai X25519MLKEM768 trong TLS 1.3, và hệ thống cài đặt cũng cung cấp cơ chế này cho các kết nối đi của mình. Các máy khách có bộ giao thức TLS hỗ trợ cơ chế này sẽ tự động thương lượng để sử dụng.
Thu thập ngay, giải mã sau là gì?
Đó là việc ghi lại lưu lượng đã mã hóa ở thời điểm hiện tại để giải mã khi có máy tính lượng tử đủ khả năng. Cơ chế thỏa thuận khóa lai hậu lượng tử mà Sanket sử dụng bảo vệ lưu lượng đã ghi lại trước nguy cơ này.
AES-256 có khả năng chống lại máy tính lượng tử không?
AES-256 được coi là đủ khả năng chống lại các phương pháp tấn công lượng tử đã biết ở độ dài khóa 256 bit; vì vậy SANKET sử dụng khóa đối xứng 256 bit xuyên suốt.
Bảo vệ thông tin liên lạc hôm nay trước máy tính của ngày mai
Trao đổi với Tosh Defence về thiết kế hậu lượng tử và khả năng thích ứng mật mã của SANKET nhằm bảo vệ thông tin nhạy cảm cần lưu giữ lâu dài.