Firmy szyfrują dane, zabezpieczają połączenia, korzystają z certyfikatów i podpisują oprogramowanie zgodnie z obowiązującymi standardami bezpieczeństwa. Jednak dane bezpieczne dziś, niekoniecznie pozostaną takie za 5 czy 10 lat.

Jeżeli dana informacja ma pozostać poufna przez długi czas albo wiemy, że urządzenie instalowane dziś będzie działało również w następnej dekadzie, warto patrzeć na kryptografię w perspektywie całego cyklu życia danych i systemów, uwzględniając przy tym postępujący rozwój technologii kwantowych.

Współczesne komputery kwantowe nie są jeszcze co prawda zdolne do praktycznego przełamywania powszechnie stosowanego RSA czy kryptografii krzywych eliptycznych, ale wkrótce może się to zmienić. Powstały już standardy, które mają zastąpić podatne algorytmy, a instytucje odpowiedzialne za cyberbezpieczeństwo coraz konkretniej opisują, jak przygotować się do tej zmiany.

Przygotowania warto więc rozpocząć zanim nastąpi Q-Day, czyli moment, w którym komputer kwantowy będzie zdolny realnie zagrozić stosowanej obecnie kryptografii klucza publicznego. Dobrze jest już teraz ustalić, gdzie organizacja korzysta z kryptografii i czy będzie w stanie sprawnie ją zmienić, gdy pojawi się taka potrzeba.

Dlaczego temat kryptografii postkwantowej nabiera znaczenia właśnie teraz?

Rozwój komputerów kwantowych nadal wiąże się z dużą niepewnością - nie istnieje pojedynczy parametr, na przykład liczba kubitów, który pozwalałby wiarygodnie przewidzieć Q-Day, ale realne zagrożenie może pojawić się nawet w ciągu 2 lat.

Widać postęp w obszarach potrzebnych do budowy dużych i niezawodnych komputerów kwantowych. Przykładem są wyniki zespołu Google Quantum AI dotyczące procesora Willow, opublikowane w „Nature” w grudniu 2024 roku. Badacze pokazali w nich znaczny postęp w korekcji błędów - jednym z podstawowych warunków wykonywania długich i niezawodnych obliczeń kwantowych. Równolegle coraz dokładniej szacowane są zasoby, jakich wymagałyby przyszłe ataki na RSA czy kryptografię krzywych eliptycznych – dwa powszechnie stosowane rozwiązania kryptografii asymetrycznej. Takie analizy, choć nie pozwalają jeszcze na obliczenie daty Q-day, pomagają lepiej zrozumieć skalę technologii potrzebnej do przeprowadzenia rzeczywistego ataku.

Z punktu widzenia przedsiębiorstw ważniejsze jednak zdaje się w tym momencie to, że istnieją już standardy algorytmów, które mają zastąpić podatne rozwiązania. W 2024 roku amerykański NIST opublikował trzy pierwsze standardy kryptografii postkwantowej: ML-KEM do ustanawiania wspólnego klucza oraz ML-DSA i SLH-DSA do podpisów cyfrowych, jednocześnie zachęcając organizacje do rozpoczęcia przygotowań do migracji i podkreślając, że wdrożenie nowych standardów w rozbudowanych środowiskach będzie wymagało czasu.

Podobny kierunek przyjęła Unia Europejska. W czerwcu 2025 roku państwa członkowskie, przyjęły skoordynowany plan przejścia na kryptografię postkwantową. Zakłada on rozpoczęcie działań migracyjnych do końca 2026 roku, a w zastosowaniach obarczonych wysokim ryzykiem - możliwie szybkie przejście na nowe rozwiązania, najpóźniej do końca 2030 roku. Wskazuje również konkretne działania jakie należy wykonać. Obejmują one:

• inwentaryzację zasobów kryptograficznych,
• ocenę ryzyka,
• mapowanie zależności,
• zapewnienie możliwości aktualizacji systemów
• oraz stopniowe wdrażanie nowych algorytmów.

Co właściwie może zmienić komputer kwantowy?

Nie cała współczesna kryptografia jest w takim samym stopniu narażona na ryzyka związane z rozwojem komputerów kwantowych. Największe znaczenie dla zrozumienia tego problemu ma rozróżnienie między kryptografią symetryczną a asymetryczną, zwaną także kryptografią klucza publicznego.

• Kryptografia symetryczna wykorzystuje ten sam tajny klucz do szyfrowania i odszyfrowywania danych. Jednym z najczęściej stosowanych algorytmów tego typu jest AES (Advanced Encryption Standard), używany między innymi do ochrony plików, baz danych i przesyłanych informacji. Ten rodzaj kryptografii jest znacznie mniej podatny na zagrożenia związane z komputerami kwantowymi niż kryptografia asymetryczna.

• Kryptografia asymetryczna (kryptografia klucza publicznego), wykorzystuje parę powiązanych ze sobą kluczy: publiczny i prywatny. Dzięki temu możliwe jest między innymi bezpieczne ustanawianie połączeń, uwierzytelnianie oraz tworzenie podpisów cyfrowych. Do najczęściej stosowanych rozwiązań tego typu należą RSA oraz ECC (Elliptic Curve Cryptography), czyli kryptografia krzywych eliptycznych.

To właśnie te mechanizmy są najbardziej narażone. Odpowiednio zaawansowany komputer kwantowy mógłby wykorzystać algorytm Shora do znacznie szybszego rozwiązywania problemów matematycznych, na których opiera się bezpieczeństwo RSA i ECC. W praktyce oznaczałoby to możliwość odtworzenia klucza prywatnego na podstawie informacji, które dziś mogą być publicznie dostępne, a tym samym podważenie bezpieczeństwa mechanizmów opartych na tych algorytmach.

Ryzyko związane z komputerami kwantowymi może nadejść szybciej niż myślisz

Jednym z najważniejszych scenariuszy ryzyka postkwantowego jest Harvest Now, Decrypt Later. Jego założenie jest proste: atakujący może już dziś przechwytywać zaszyfrowane dane, nawet jeśli nie potrafi ich obecnie odczytać, po to, by wrócić do nich, kiedy pojawi się technologia pozwalająca przełamać zastosowane zabezpieczenia.

Znaczenie takiego ataku zależy przede wszystkim od tego, jak długo informacja zachowuje swoją wartość. Niektóre dane dezaktualizują się szybko, w innych przypadkach okres wymaganej poufności liczy się w latach lub dekadach. Dotyczy to między innymi tajemnic przedsiębiorstwa, własności intelektualnej, strategicznych informacji finansowych, dokumentacji medycznej czy danych związanych z infrastrukturą krytyczną.

Zagrożenie dotyczy również podpisów cyfrowych i certyfikatów

Kryptografia asymetryczna służy nie tylko do ochrony komunikacji, ale także do potwierdzania tożsamości oraz weryfikowania, czy dane lub oprogramowanie nie zostały zmienione. W tym celu wykorzystuje się między innymi podpisy cyfrowe i certyfikaty: podpis pozwala potwierdzić pochodzenie i integralność danych lub oprogramowania, a certyfikat pomaga zweryfikować tożsamość systemu lub urządzenia.

Przykładem takiego zastosowania podpisu cyfrowego jest podpisywanie kodu (code signing). Producent może cyfrowo podpisać oprogramowanie lub aktualizację, aby urządzenie albo użytkownik mogli sprawdzić, czy rzeczywiście pochodzi ona z zaufanego źródła i nie została po drodze zmodyfikowana.

W migracji postkwantowej nie wystarczy więc zabezpieczyć samej komunikacji. Jeśli podpis cyfrowy nadal będzie opierał się na algorytmie podatnym na ataki kwantowe, również ten mechanizm będzie wymagał zmiany.

Szczególne znaczenie ma to w środowiskach OT i IoT, gdzie urządzenia często pozostają w użyciu przez kilkanaście lat. System zainstalowany dziś w fabryce, elektrowni czy innym obiekcie infrastruktury może działać jeszcze przez wiele lat, podczas gdy pozostała część środowiska będzie już przechodziła na nowe mechanizmy kryptograficzne. Możliwość jego aktualizacji będzie zależała m.in. od konstrukcji sprzętu, oprogramowania układowego, wsparcia producenta i dostępności aktualizacji.

Przy ocenie ryzyka postkwantowego trzeba więc brać pod uwagę nie tylko to, jak długo dane powinny pozostać chronione, ale także jak długo będą działały systemy i urządzenia, które z tej kryptografii korzystają. Żeby ocenić skalę przyszłych zmian, organizacja musi więc najpierw wiedzieć, gdzie i w jaki sposób wykorzystuje dziś kryptografię.

Żeby coś zmienić, najpierw trzeba wiedzieć, gdzie tego używamy

W dużym środowisku odpowiedź na pozornie proste pytanie „gdzie korzystamy z RSA i ECC?” może okazać się znacznie trudniejsza, niż się wydaje. Kryptografia jest wykorzystywana niemal w całym środowisku IT - od aplikacji i systemów operacyjnych po usługi chmurowe, urządzenia i środowiska OT. Jest też podstawą certyfikatów, podpisów cyfrowych oraz wielu procesów związanych z bezpieczeństwem oprogramowania. Część tych mechanizmów jest ukryta wewnątrz produktów i usług dostawców, dlatego organizacja nie zawsze ma pełną wiedzę o tym, jakie algorytmy są w nich używane.

Punktem wyjścia do przejścia na kryptografię postkwantową siłą rzeczy powinna więc być aktualna inwentaryzacja zasobów kryptograficznych. Sama lista algorytmów niewiele jednak powie, jeśli nie będzie wiadomo, gdzie są stosowane, jaką pełnią funkcję, co chronią i od jakich innych elementów środowiska zależą. Znaczenie ma również to, jak długo dany system pozostanie w użyciu i czy będzie można go w przyszłości zaktualizować.

W zebraniu i uporządkowaniu tych informacji pomocne mogą być narzędzia, które wykrywają używane algorytmy, certyfikaty i klucze oraz śledzą zmiany zachodzące w środowisku. Dzięki temu organizacja może nie tylko stworzyć obraz aktualnego stanu, ale również utrzymywać go w miarę zmian w infrastrukturze.

Czy organizacja będzie potrafiła zmienić kryptografię?

Równie ważne co wiedza o wykorzystywanych mechanizmach szyfrowania jest to, czy organizacja będzie w stanie je bezpiecznie zastąpić, gdy przestaną spełniać wymagany poziom ochrony albo pojawią się nowe standardy.

Zdolność do sprawnego zastępowania lub dostosowywania mechanizmów kryptograficznych określa się mianem crypto-agility. Chodzi o to, aby zmiana algorytmu nie wymagała wielomiesięcznego poszukiwania zależności ani nie prowadziła do poważnych zakłóceń w działaniu systemów.

W przypadku migracji postkwantowej część zmian będzie prawdopodobnie wprowadzana wraz z kolejnymi wersjami systemów, bibliotek i usług. Dostawcy już teraz stopniowo dodają obsługę nowych mechanizmów kryptograficznych, ale sama dostępność aktualizacji nie oznacza jeszcze, że organizacja faktycznie przeszła na nowe rozwiązanie. Najpierw należy uzyskać wiedzę, gdzie dana aktualizacja jest potrzebna, czy została rzeczywiście wdrożona oraz czy współpracujące z danym systemem elementy infrastruktury są z nią zgodne. W dużym środowisku poszczególne systemy będą przechodziły na nowe mechanizmy w różnym tempie, dlatego przez pewien czas kryptografia klasyczna i postkwantowa będą funkcjonowały równolegle.

Duże znaczenie będą miały również plany dostawców. W przypadku usług SaaS, urządzeń sieciowych czy sprzętowych modułów bezpieczeństwa możliwość przejścia na nowe algorytmy może zależeć od tego, kiedy producent udostępni odpowiednią wersję oprogramowania i jak długo będzie wspierał starsze produkty.

Nie wszystkie elementy infrastruktury będzie można jednak po prostu zaktualizować. Dotyczy to zwłaszcza starszych urządzeń i części środowisk OT, w których zmiana kryptografii może być technicznie trudna albo niemożliwa. Jeśli modernizacja nie jest możliwa, ryzyko trzeba ograniczać w inny sposób, np. poprzez segmentację sieci, izolację urządzeń i ścisłą kontrolę komunikacji.

Przygotowania warto zacząć już dziś

Choć temat rozwoju komputerów kwantowych, wciąż może wydawać się odległy, lepiej nie czekać do ostatniej chwili z przygotowaniami. Są już dostępne standardy kryptografii postkwantowej, istnieją rozwiązania pozwalające wykrywać i inwentaryzować zasoby kryptograficzne, a obsługa nowych algorytmów stopniowo trafia do kolejnych produktów i usług.

Warto zatem już teraz już teraz zacząć w organizacjach gromadzić wiedzę o tym, jakie mechanizmy kryptograficzne są wykorzystywane, które z nich będą wymagały zmiany i czy będzie jak przeprowadzić ją bezpiecznie. Im wcześniej organizacja zdobędzie ten obraz, tym większa szansa, że migracja do nowych standardów będzie zaplanowanym procesem, a nie reakcją podejmowaną pod presją czasu.

Jeśli chcesz sprawdzić, gdzie w Twojej organizacji wykorzystywana jest kryptografia i które obszary mogą wymagać zmian w związku z PQC, porozmawiaj z ekspertami 4Prime. Pomożemy ocenić obecne środowisko, zidentyfikować kluczowe zależności i zaplanować dalsze działania.