Kwantumbestendige algoritmen gooien hoge ogen als cryptostandaard

De kwantumcomputers van de toekomst vormen dankzij hun extreem grote rekenkracht een bedreiging voor de veiligheid van ons internet. Het toonaangevende Amerikaanse NIST-instituut heeft daarom onderzoekers uitgenodigd om met oplossingen te komen. Twee kwantumbestendige algoritmen die zijn ontwikkeld aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) zijn nu door naar de finale van deze competitie. Ze maken daarmee een goede kans om de nieuwe standaard te worden. Twee andere oplossingen van de TU/e zijn aangemerkt als veelbelovend alternatief, en blijven in de competitie.

Onderzoekers over de hele wereld werken hard aan de bouw van een kwantumcomputer. De verwachte extreem grote rekenkracht van deze computers maakt het mogelijk om problemen die een klassieke computer letterlijk een eeuwigheid zouden kosten, in een mum op te lossen. Er kleeft één groot nadeel aan kwantumcomputers: omdat ze zo snel zijn, zijn ze ook in staat de versleuteling die onze gevoelige communicatie en gegevens beschermt, te breken. Denk aan staatsgeheimen, of aan patiëntendossiers.

Vooral publieke-sleutelcryptografie, die wordt gebruikt voor de uitruil van encryptiesleutels en het maken van digitale handtekeningen, is uiterst kwetsbaar. Deze cryptosystemen spelen een cruciale rol in het waarborgen van de vertrouwelijkheid en authenticiteit van de communicatie op het internet en andere netwerken.

IST-competitie
Onderzoekers doen hun best om postkwantum-algoritmen te bouwen die bestand zijn tegen dit soort aanvallen. Om dit proces te ondersteunen, heeft het in de VS gevestigde National Institute of Standards and Technology (NIST) een meerjarige wedstrijd uitgeschreven om de beste oplossingen te selecteren. De winnaars zullen wereldwijd de nieuwe standaard worden voor regeringen en het bedrijfsleven.

De wedstrijd, die in 2017 begon met 69 inzendingen, is net aan zijn derde ronde begonnen. Voor deze ronde heeft NIST zeven finalisten geselecteerd, waaronder twee van de onderzoekers van de TU/e: Classic McEliece en NTRU. NTRU is een van de drie geselecteerde publieke-sleutel-algoritmes die gebruik maken van zogenaamde structured lattices, een benadering die volgens de huidige visie van NIST "het meest veelbelovend" lijkt te zijn.

Daarnaast heeft het NIST acht zogenaamde alternatieve kandidaten geselecteerd, waaronder wederom twee van de TU/e: NTRU Prime en SPHINCS+. Deze voorstellen gaan ook door naar de derde ronde, maar hebben waarschijnlijk nog een extra vierde ronde nodig voordat ze in aanmerking komen als potentiële kandidaten voor standaardisering.

De finalisten zullen vanaf dit najaar een eindevaluatie ondergaan. In de aanloop daar naartoe hebben de deelnemers de mogelijkheid om hun algoritmes verder te 'tweaken'. NIST verwacht dat het hele proces binnen de komende twee tot vier jaar wordt afgerond.