Mọi thứ bạn nghĩ mình biết về an ninh mạng đều có thể thay đổi hoàn toàn. Chúng ta không biết chính xác liệu điều này có xảy ra hay không và khi nào, vì vậy bây giờ là lúc để nhận thức được khả năng này.
Sự thay đổi này là do sự phát triển của máy tính lượng tử, vốn có thể giải quyết các vấn đề và triển khai các công nghệ mã hóa và giải mã, vượt xa khả năng của máy tính thông thường mà chúng ta đang sử dụng ngày nay. Việc sử dụng chúng vẫn còn hạn chế, nhưng xét về mặt an ninh mạng và mã hóa, máy tính lượng tử đại diện cho một bước ngoặt hoàn toàn tại thời điểm (lý thuyết) mà chúng bước vào xu hướng chính thống.
Điện toán lượng tử là một lĩnh vực cực kỳ phức tạp và kỹ thuật, nhưng việc hiểu những điều cơ bản - cách thức hoạt động, các hậu quả tiềm ẩn về an ninh và cách bảo vệ - là vô cùng quan trọng. Chúng tôi đã tạo ra hướng dẫn này để giúp bạn hiểu những rủi ro do điện toán lượng tử gây ra, bất kể trình độ chuyên môn kỹ thuật của bạn.
Điện toán lượng tử là gì?
Trước hết, hãy bắt đầu với một giải thích đơn giản về điện toán lượng tử, dựa trên các nguyên lý của cơ học lượng tử. Không giống như máy tính tiêu chuẩn sử dụng bit (biểu thị 0 hoặc 1), máy tính lượng tử sử dụng 'qubit'. Qubit có thể tồn tại đồng thời ở trạng thái chồng chập 0 và 1, giúp tăng đáng kể sức mạnh tính toán. Ngoài ra, chúng có thể tương tác thông qua một hiện tượng gọi là vướng víu, cho phép máy tính lượng tử giải quyết các vấn đề phức tạp với tốc độ chưa từng có.
Qubit là các hạt vật lý thực sự, nghĩa là chúng cần những điều kiện rất cụ thể bên trong máy tính lượng tử để hoạt động bình thường. Do đó, chúng được đặt trong các thùng chứa đông lạnh ở nhiệt độ cực thấp và tách biệt với môi trường xung quanh.
Lợi ích của việc sử dụng điện toán lượng tử là gì?
Máy tính lượng tử có thể cung cấp sức mạnh tính toán lớn hơn rất nhiều, cho phép chúng xử lý lượng dữ liệu lớn hơn nhiều so với máy tính thông thường. Trong kỷ nguyên dữ liệu tăng trưởng theo cấp số nhân và sự trỗi dậy của trí tuệ nhân tạo (AI) , những khả năng này có thể đóng vai trò quan trọng trong việc mở ra những cơ hội công nghệ mới.
Tuy nhiên, việc sử dụng máy tính lượng tử trên thế giới cho đến nay vẫn còn tương đối hạn chế, và có một số lý do cho điều này. Việc bảo vệ và làm mát qubit cũng như phát triển máy tính lượng tử ở quy mô lớn có thể là một nỗ lực rất tốn kém. Do đó, cho đến nay chỉ có một số ít trường hợp sử dụng khả thi về mặt kinh tế xuất hiện trong đó điện toán lượng tử có thể thực hiện được.
Vì máy tính lượng tử hoạt động dựa trên xác suất, chúng không phải lúc nào cũng phù hợp với các tác vụ đòi hỏi độ chắc chắn 100% để có kết quả - mặc dù chúng hoạt động nhanh hơn nhiều so với máy tính thông thường. Thay vào đó, chúng đã chứng tỏ là hữu ích trong việc xử lý khối lượng công việc lớn, chẳng hạn như nghiên cứu khoa học hoặc thực hiện tìm kiếm trên các cơ sở dữ liệu khổng lồ ở quy mô lớn.
Tại sao điện toán lượng tử lại là mối đe dọa an ninh mạng?
Một trong những ứng dụng chính của bảo mật lượng tử cho đến nay là trong mật mã . Bản chất chi tiết hơn của qubit so với bit thông thường đồng nghĩa với việc có thể áp dụng các phương pháp mã hóa phức tạp hơn nhiều, mà tội phạm mạng sẽ khó bẻ khóa hơn nhiều.
Từ bước phát triển ban đầu này, việc sử dụng điện toán lượng tử trong mật mã đã dần được mở rộng nhưng vẫn chưa được áp dụng rộng rãi do chi phí cao và rào cản thực tế. Điều này có nghĩa là mặc dù mật mã lượng tử (QC) có thể giúp giữ cho thông tin liên lạc và truyền dữ liệu hoàn toàn riêng tư thông qua mã hóa, nhưng cho đến nay nó vẫn chưa được sử dụng rộng rãi.
Tuy nhiên, cũng có một mối đe dọa lớn đối với mật mã học từ điện toán lượng tử: cũng như máy tính lượng tử có thể được sử dụng để mã hóa thông tin liên lạc, chúng cũng có khả năng giải mã tương tự. Mặc dù chúng có thể không thể bẻ khóa các biện pháp phòng thủ phức tạp ở cấp độ lượng tử, nhưng chúng sẽ không gặp khó khăn gì trong việc phân tích các biện pháp tiêu chuẩn như mã hóa AES hoặc RSA mà tất cả chúng ta đang sử dụng ngày nay.
Loại giải mã này bắt đầu với thuật toán Schor, được Giáo sư Peter Schor tại Viện Công nghệ Massachusetts tạo ra vào giữa những năm 1990. Người ta dự đoán thuật toán này sẽ mất nhiều năm để bẻ khóa mã hóa bất đối xứng như RSA, nhưng nhờ sức mạnh xử lý nhanh hơn đáng kể của máy tính lượng tử, nó đã được chứng minh là có thể làm được điều đó chỉ trong vài phút.
Những ngành nào có nguy cơ cao nhất từ các mối đe dọa từ điện toán lượng tử?
Hậu quả của một kịch bản như thế này sẽ là thảm họa toàn cầu. Chỉ một số ít máy tính lượng tử mạnh mẽ có thể cho phép tội phạm mạng phá mã hóa, làm lộ một lượng lớn dữ liệu nhạy cảm. Mọi thứ, từ việc rò rỉ tài sản tài chính và thông tin cá nhân đến hệ thống an ninh quốc gia và chính phủ, đều có thể bị xâm phạm.
Mặc dù hầu hết mọi ngành đều phải đối mặt với rủi ro, nhưng có bốn ngành đặc biệt dễ bị tổn thương:
Ngân hàng
Mặc dù ngành tài chính đã đầu tư mạnh vào các giải pháp mã hóa và bảo mật vì những lý do hiển nhiên, nhưng chúng vẫn có khả năng bị bẻ khóa bởi máy tính lượng tử. Điều này đặt hàng tỷ đô la, bảng Anh và euro vào tình trạng rủi ro, cùng với việc mất mát dữ liệu cực kỳ nhạy cảm trên quy mô lớn. Nếu nguyên tắc tương tự được áp dụng cho tiền điện tử, blockchain và các hợp đồng thông minh hỗ trợ các đồng tiền như Bitcoin có thể bị phá hủy, cho phép bất kỳ ai nắm giữ tiền điện tử đều bị tịch thu.
Chính phủ
Mối đe dọa của điện toán lượng tử đối với mật mã cũng có thể mở rộng đến an ninh quốc gia nếu nó cho phép tội phạm mạng truy cập vào các tài liệu mật và các thông tin quân sự và quốc phòng cực kỳ nhạy cảm khác. Ở cấp độ công cộng, nó cũng có thể dẫn đến việc dữ liệu như thông tin thuế và số an sinh xã hội bị thu giữ cho các mục đích xấu và việc cung cấp các dịch vụ công thiết yếu bị gián đoạn.
Chăm sóc sức khỏe
Có hai cách mà tội phạm mạng được hỗ trợ bởi lượng tử có thể ảnh hưởng đến chăm sóc sức khỏe. Cách thứ nhất là xâm phạm hệ thống dữ liệu của các cơ sở chăm sóc sức khỏe, cho phép thu thập hồ sơ và thông tin y tế cá nhân. Cách thứ hai là làm gián đoạn dữ liệu liên quan đến nghiên cứu khoa học quan trọng, điều này rất quan trọng để cải thiện kết quả sức khỏe, nâng cao hiệu quả điều trị và cuối cùng là cứu sống nhiều người trong những năm tới.
Dịch vụ đám mây
Việc sử dụng đám mây để lưu trữ và xử lý dữ liệu , cũng như chạy các ứng dụng kinh doanh quan trọng, hiện đã trở nên phổ biến trên toàn thế giới. Tuy nhiên, khối lượng thông tin nhạy cảm khổng lồ này là ứng cử viên hàng đầu cho các hoạt động điện toán lượng tử độc hại, vì hiện tại nó thậm chí còn không được bảo vệ đúng cách: Nghiên cứu của Thales phát hiện ra rằng chỉ 11% doanh nghiệp đang mã hóa ít nhất 80% dữ liệu đám mây của họ.
Mối đe dọa của điện toán lượng tử đối với mật mã học cấp bách đến mức nào?
May mắn thay, không quá cấp bách - ít nhất là ở thời điểm hiện tại. Ở mức độ phát triển hiện tại, máy tính lượng tử không có khả năng xử lý khối lượng xử lý và giải mã dữ liệu cần thiết để phá vỡ mã hóa RSA. Việc xây dựng một hệ thống như vậy sẽ mất nhiều thời gian và cần một khoản đầu tư lớn. Ít nhất là ở thời điểm hiện tại, nó vượt xa khả năng về kỹ năng và nguồn lực của ngay cả những hoạt động tội phạm mạng tinh vi và được tài trợ tốt nhất.
Tuy nhiên, vì khả năng lý thuyết về việc tạo ra một máy tính lượng tử như vậy là có thể, các cơ quan an ninh không muốn mạo hiểm trong việc bảo vệ trước những hậu quả. Ví dụ, tại Vương quốc Anh, Trung tâm An ninh Mạng Quốc gia đã công bố khuyến nghị chính thức về mối đe dọa của điện toán lượng tử và những gì có thể làm được. Hiện tại, có rất nhiều bước mà các tổ chức có thể thực hiện ngay bây giờ để chuẩn bị tốt hơn cho bất kỳ tương lai nào.
Bạn có thể làm gì để bảo vệ doanh nghiệp của mình khỏi các mối đe dọa từ điện toán lượng tử?
Mối đe dọa của điện toán lượng tử đối với an ninh mạng không phải là mối đe dọa ngay lập tức, nhưng nếu mối đe dọa thực sự xuất hiện, tốc độ tấn công và sự lan rộng của hậu quả có thể cực kỳ nhanh chóng. Đó là lý do tại sao việc xem xét một số biện pháp phòng ngừa ban đầu là rất đáng giá, bao gồm:
Áp dụng các phương pháp mã hóa lai
Một số cải tiến hiện đang được phát triển, áp dụng một số nguyên tắc của cơ học lượng tử vào an ninh mạng thông thường. Những cải tiến này bao gồm Phân phối Khóa Lượng tử (QKD) và Mật mã An toàn Lượng tử (QSC); phương pháp sau nhằm mục đích phát triển mã hóa thành các bài toán mà ngay cả máy tính lượng tử cũng không thể giải quyết được.
Luôn cập nhật những phát triển mới về an ninh mạng
Các chuyên gia bảo mật và mã hóa trên toàn thế giới đang nỗ lực phát triển các phương pháp chuẩn hóa mã hóa an toàn lượng tử. Vào tháng 8 năm 2023, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) tại Hoa Kỳ đã giới thiệu các tiêu chuẩn mã hóa hậu lượng tử đầu tiên (FIPS 203, 204 và 205).
Điều này có nghĩa là, theo thời gian, các tổ chức sẽ có thể tiếp cận một số tiêu chuẩn và giao thức bảo mật an toàn và tuân thủ lượng tử. Do đó, điều quan trọng là các nhóm bảo mật phải theo dõi chặt chẽ các diễn biến trong lĩnh vực này để có thể áp dụng các biện pháp bảo mật mới sớm nhất có thể.
Tránh các giải pháp không chuẩn hóa
Các cơ quan như NCSC đã cảnh báo không nên áp dụng các giải pháp QSC ngay bây giờ trước khi các tiêu chuẩn mới được đưa ra. Họ đã nêu ra những lo ngại về việc thiếu khả năng xác minh sản phẩm và khả năng thiếu khả năng tương tác với các giải pháp chuẩn hóa sau khi chúng được triển khai. Việc vội vàng áp dụng các giải pháp mới nổi hiện nay có nguy cơ gây ra chi phí tái đầu tư tốn kém về sau.
AI đóng vai trò gì trong an ninh mạng điện toán lượng tử?
Như với hầu hết mọi công nghệ, tác động tiềm tàng của trí tuệ nhân tạo cần được xem xét. Mặc dù bất kỳ sự kết hợp thực sự nào giữa AI và điện toán lượng tử trong an ninh mạng vẫn là một khát vọng lâu dài, nhưng tiềm năng của sự kết hợp này có nghĩa là chúng ta phải lưu ý.
Cho đến nay, điện toán lượng tử đã được liên kết chặt chẽ với trí tuệ nhân tạo (AI) bởi sức mạnh tính toán của nó đã được chứng minh là cực kỳ hữu ích trong việc phát triển các mô hình học máy (ML) và Xử lý ngôn ngữ tự nhiên (NLP).
Hiện tại, việc chạy các thuật toán AI trên máy tính lượng tử là không bền vững hoặc khả thi. Tuy nhiên, theo thời gian, sự kết hợp giữa điện toán lượng tử và AI có thể đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các thuật toán mã hóa phức tạp và khó giải mã hơn. Hơn nữa, những hiểu biết dựa trên dữ liệu mà AI có thể tạo ra có thể dự đoán chính xác nguy cơ của một số cuộc tấn công vào dữ liệu, hệ thống và ứng dụng, giúp đảm bảo các biện pháp bảo vệ phù hợp được áp dụng đúng nơi.
Mặc dù điện toán lượng tử đặt ra những rủi ro trong tương lai đối với mã hóa, nhưng các mối đe dọa an ninh mạng hiện tại, chẳng hạn như phần mềm độc hại , lừa đảo và tống tiền, vẫn là mối quan tâm hàng đầu. Cho đến khi mã hóa chống lượng tử trở nên phổ biến rộng rãi, các doanh nghiệp và cá nhân nên tập trung vào việc duy trì các biện pháp an ninh mạng mạnh mẽ với các giải pháp đáng tin cậy để bảo vệ chống lại sự tấn công của các mối đe dọa mạng tinh vi và mới nổi.
Các bài viết liên quan:
- Rủi ro về bảo mật và quyền riêng tư của VR và AR là gì?
- Web chìm và Web tối là gì?
- Bảo mật Blockchain là gì?
Các sản phẩm liên quan:
