A comprehensive survey of prominent cryptographic aspects for securing communication in post-quantum IoT networks

8 - rasm. Tashkilotlar orasida kvant hisoblash tahdidining amalga oshirilishi.

Wiesner tomonidan taklif qilingan kvant ma'lumotlarining [85] va deyarli yarim asrlik qo'lyozma ham keyinchalik Rabin tomonidan o'zgartirilgan e'tiborsiz o'tkazish tushunchasini berdi. [86] va zamonaviy kriptografiya usullarida qo'llaniladi. Kvant ­kriptografiyasi (QC) kvant fizikasidan olingan kvant ma'lumotlaridan foydalanish san'ati va fan sifatida belgilanishi mumkin, bu kriptografik echimlarni amalga oshirish uchun kvant mexanik effektlarini beradi. Kvant ma'lumotlarining eng ­keng tarqalgan qo'llanilishi kvant kalitlarini taqsimlash (QKD) bo'lsa-da, lekin kriptografiya sohasida kvant mexanikasidan ko'proq foydalanish mavjud. Kvant algoritmlarining boshqa ilovalari qatoriga sonlar nazariyasi, topologiya, fizika simulyatsiyasi, qidiruv algoritmlari, toʻqnashuvni topish va mantiqiy mantiqni hisoblash bilan bogʻliq masalalarni tezroq yechish kiradi. Ushbu bo'limda biz tashkilotlar ushbu tahdidga qanday ahamiyat berayotganini tahlil qilish orqali IoT uchun kvant hisoblash tahdidi sohasining ahamiyatini muhokama qilamiz. Shundan so'ng, biz an'anaviy kriptografik usullardan qanchalik yaxshiroq ekanligini o'rganish uchun PQC xususiyatlarini ko'rib chiqamiz. Keyinchalik, biz PQC ning asosiy xususiyatlari va taksonomiyasini muhokama qilamiz. Shuningdek, biz IoT xavfsizligini ta'minlashda kvant kalitlari taqsimotining rolini qisqacha tasvirlab beramiz. Va nihoyat, PQC-dan foydalanish holatlari yordamida biz uning IoT-da qo'llanilishini ko'rsatamiz.

1. 
   Kvant hisoblashning narsalar internetiga ta'siri
   

Kvant hisoblash klassik kompyuterlarda mavjud bo'lmagan turli xil muhim xususiyatlarga ega, shuning uchun IoT ­xavfsizligi avvalgidan ham ko'proq xavf ostida. IoT hanuzgacha xavfsizlik tahdidlariga duch kelgan bo'lsa-da, lekin kvant hisoblashni amalga oshirish bilan bu xavfsizlik tahdidlari misli ko'rilmagan darajada oshishi mumkin. Haqiqatan ham, real vaqt rejimida IoT ilovalariga tayanadigan korxonalar kvant hisoblashlari tahdidga aylanishi muammosini tushunib yetmoqda. Shu nuqtai nazardan, DigiCert turli tashkilotlar va mamlakatlardan Axborot texnologiyalari (IT) mutaxassislari bo'yicha so'rov o'tkazdi [87] . Bu soʻrov asosan moliya, transport, sogʻliqni saqlash va sanoatni oʻz ichiga olgan toʻrtta asosiy sohaga qaratilgan. Ular javoblarni tahdidning amalga oshishiga ko'ra besh toifaga bo'lishdi 8- rasm .
Ushbu so'rov aniq ko'rsatib turibdiki, ko'pchilik tashkilotlar yechimlarni ishlab chiqish zarurligini his qilishgan, chunki ular kvant hisoblashlari tahdidi haqiqiy va yaqin kelajakda (ya'ni, 2022 va 2025 yillar oralig'ida) kuchayishiga ishonishadi. Yana bir tadqiqot shuni ko'rsatadiki, kvant texnologiyasi joriy shifrlash standartlarini kutilganidan tezroq buzadi va bu hozirgi shifrlash texnologiyasidan foydalangan holda kelajakda o'z ma'lumotlarini himoya qilishni maqsad qilgan har qanday davlat yoki xususiy IoT-ga asoslangan tashkilotni juda tashvishga solishi kerak. [88] . Sanoat tahlilchisi Dug Finke kvantga chidamli apparat va shifrlashga ega 10-20 milliard IoT qurilmalarini yangilashga shoshilinch ehtiyoj borligini aytdi. [89] . Shunday qilib, bugungi kunda ko'pchilik tashkilotlar kvant xavfsiz infratuzilmasini o'rnatishga harakat qilmoqda. Masalan, Janubiy Koreyaning eng yirik aloqa operatori SKTelecom ID Quantique, Telefonica va Toshiba bilan 5G tarmog'i uchun QKDni ishlab chiqish uchun hamkorlik qildi [90] . Bundan tashqari, hozirgi hisoblash tizimlari va kvant hisoblash tizimlarida keng qo'llaniladigan kriptografik sxemalar tomonidan taqdim etilgan xavfsizlik darajalarini taqqoslash orqali biz kvant hisoblashlari tufayli hujumlarning ta'sirini sezilarli darajada tushunishimiz mumkin. 5 - jadvalda umumiy kriptografik sxemalar tomonidan taqdim etilgan xavfsizlik darajasiga ko'ra ushbu ikki hisoblash paradigmasi o'rtasidagi taqqoslash jamlangan. [91] . Ushbu jadvaldan ko'rinib turibdiki, turli kriptografiya sxemalari kvant hisoblash stsenariysida xavfsizlikni ta'minlay olmaydi. Shunday qilib, kriptografik sxemalarda ishlatiladigan kalitlarning hajmini oshirish zarurati tug'iladi. Biroq, IoT ekotizimida xotira va energiya cheklovlari tufayli katta o'lchamli kalitlarni o'rnatib bo'lmaydi. Ushbu jadvalda faqat AES kriptografiya sxemasi ma'lum darajada kvant sohasida xavfsizlikni ta'minlay olishini ko'rish mumkin. Biroq, keyingi bo'limlarda muhokama qilinganidek, kvantdan keyingi stsenariyda xavfsizlikni ta'minlay oladigan boshqa turli kriptografik sxemalar IoT kontekstida amalga oshirilishi mumkin.