מישהו צריך להגיד את זה: ההצפנה שאמורה להגן על המידע בעולם מפריצה של מחשב קוונטי היא הימור

המעבר להצפנה עמידה למחשבים קוונטיים הוא הכרחי, אבל גם התקנים החדשים נשענים על הנחות מתמטיות שעלולות להתברר כשגויות. עבור בנקים, בתי חולים, מוסדות וחברות שמחזיקים במידע רגיש מדובר בהימור שאסור לקחת 

תמונה: IBM

מאת: ד"ר עירא וולפסון

בחדרי הדירקטוריונים כבר שמעו על היום שבו מחשב קוונטי יוכל לפרוץ את ההצפנה שמגינה על רוב המידע בעולם. גם התשובה המקובלת כבר מוכרת: עוברים להצפנה 'פוסט-קוונטית', מסמנים "וי" וממשיכים הלאה. החצי הראשון של הסיפור נכון – החצי השני הוא הימור שעלול להתברר כשגוי.

לפני כחודש קיבלנו תזכורת לכמה ההימור הזה רגיש. OpenAI הודיעה שמערכת שלה, המבוססת על סוכני בינה מלאכותית, מצאה בתוך 88 שעות פתרון לבעיית נאוויה-סטוקס, אחת משבע "בעיות המילניום" במתמטיקה. ההוכחה עדיין נבדקת ויש מחלוקת על הקרדיט, אבל הכיוון ברור: מה שנחשב אתמול קשה מדי עשוי להיפתר מחר בבוקר. גם ההצפנה שלנו, הישנה והחדשה, נשענת על בעיות שאין כיום דרך יעילה ידועה לפתור אותן, ובכל אחת מהן עלול להתגלות מבנה שהופך אותה לקלה. לצורך הדוגמה ניקח מנעול אופניים עם שלושה גלגלים ואלף צירופים אפשריים. אם כל ניסיון לוקח חצי שנייה, פורץ יזדקק בממוצע לארבע דקות. בעל המנעול, שמכיר את הקוד, פותח אותו בשנייה. על הפער הזה בנויה ההצפנה. בעל המפתח יודע את הקוד, התוקף צריך לנסות וניסיונות לוקחים זמן.

מחשב קוונטי לא 'מנסה את כל האפשרויות בבת אחת', כפי שנהוג לחשוב. בחיפוש רגיל הוא יכול לקצר את הדרך. הסכנה האמיתית היא אלגוריתם בשם 'שור' – שלא מנחש בכלל, אלא מוצא מבנה מתמטי שמאפשר לפתור ביעילות בעיות שעליו בנוי חלק גדול מההצפנה הקיימת. המנעול לא נפרץ רק כי התוקף חזק יותר, אלא כי מישהו גילה דרך אחרת לפתוח אותו.

הסכנה שבהישענות על מתמטיקה

זו בדיוק הסיבה לכך שגם הפתרון שמחליף את ההצפנה הקיימת דורש מידה של צניעות. המכון האמריקאי לתקנים (NIST) פרסם ב-2024 את תקני ההצפנה הפוסט-קוונטית הראשונים. הם נשענים על בעיות מתמטיות שעד היום לא ידועה דרך יעילה לפתור אותן, בדגש על המילה "היום". איש לא הוכיח שהבעיות האלה קשות באמת או לא ניתנות לפתרון וה-NIST עצמו מגדר את הסיכון: ב-2025 הוא בחר אלגוריתם גיבוי שמבוסס על משפחה מתמטית אחרת.

ההיסטוריה הקרובה מראה למה יש לנקוט במשנה זהירות. ב-2022 באמצעות לפטופ ובמהלך סוף שבוע אחד, נפרצה Rainbow – אחת משלוש שיטות החתימה שהגיעו לגמר בתחרות של NIST. באותה השנה נפרצה גם SIKE – מועמדת נוספת. בשני המקרים לא נדרש מחשב קוונטי, השיטות נחשבו לחסינות בשעתן, עד שמישהו מצא את המבנה ופיצח אותן.

"בעיה קשה מדי" היא רק תמונת מצב של מה שאנחנו יודעים נכון לאותו הרגע. לכן אבטחה שתלויה בדבר, כמו אהבה שתלויה בדבר: בטל הדבר, בטלה האבטחה. לכן מי שמוכר "ביטחון קוונטי" כעובדה – מוכר ודאות שאין לאף אחד.

זו כבר מזמן אינה סוגיה תיאורטית למתמטיקאים, יריב יכול לאסוף היום תעבורה מוצפנת ולפענח אותה בעוד עשר שנים: נתונים רפואיים, מידע פיננסי, תוכניות תעשייתיות ותקשורת ביטחונית צריכים להישאר סודיים במשך עשרות שנים ולכן הם חשופים כבר עכשיו לשיטת 'אסוף עכשיו, פענח אחר כך'.

ישנו סיכון נוסף: ריכוזיות. ב-19 ביולי 2024 עדכון פגום אחד של חברת אבטחה השבית מיליוני מחשבים, ואיתם טיסות ובנקים בכל העולם. אם כל הסודות שלנו יעברו לאותה שיטה חדשה, נחליף הנחה לא מוכחת אחת בהנחה לא מוכחת אחרת ונבנה הכול עליה.

מקור: IBM

4 משימות להנהלה

לכן כשספק מבטיח מוצר "מוגן מפני מחשב קוונטי" – ההנהלה צריכה לשאול את עצמה שלוש שאלות: על איזו הנחה בדיוק נשען הביטחון? מה יקרה למידע שכבר הוצפן אם ההנחה תיפול? וכמה זמן ייקח להחליף את שיטת ההצפנה במערכת? ספק שיודע לענות על שלושתן, הבין את הבעיה.

מכאן גם נגזרות ארבע משימות לאותם הגופים: הראשונה היא עצם המעבר להצפנה פוסט-קוונטית – מוטב מוקדם ממאוחר ומוטב לזוז מאשר לעמוד במקום. השנייה היא למפות איפה בארגון משתמשים בכל שיטת הצפנה ולכמה זמן המידע צריך להישאר סודי. השלישית היא לבנות גמישות, כך שאפשר יהיה להחליף שיטה בלי לשכתב את המערכות, והמשימה הרביעית היא לשלב את השיטה החדשה עם הישנה, כך שתוקף יצטרך לגבור על שתיהן.

על פי Cloudflare זה כבר קורה, יותר ממחצית מהתעבורה האנושית שעברה ברשת שלה בסוף 2025 כבר השתמשה בשיטה משולבת כזו. בטווח הארוך, מערכת יציבה צריכה כמה שכבות הגנה עצמאיות, כך שאף אחת מהן לא תישא את כל המשקל לבדה.

השאלה שאנחנו צריכים לשאול את עצמנו היא לא האם התחלנו את המירוץ הפוסט-קוונטי, אלא מה קורה אם יתברר שההנחה שלנו שגויה? אם התשובה הכנה היא 'נאבד הכל', אנחנו בבעיה.

הכותב הוא ד"ר לפיזיקה ומומחה לאבטחה קוונטית בחברת הדיפ-טק הישראלית Quantum X Labs (QXL) הנסחרת בנאסד"ק