Gegevensbeveiliging: de invloed van quantumcomputers op wachtwoorden

Als bedrijf is het van groot belang je gegevens te beveiligen. Je wilt niet dat de concurrent gegevens steelt, of dat een hack klantgegevens bloot legt. Om dit te voorkomen heb je systeembeveiliging; waarschijnlijk gebaseerd op een wachtwoord. Dit werkt bij het beveiligen van traditionele computers, maar met de ontwikkeling van quantumcomputers is traditionele wachtwoordbeveiliging (cryptografie) niet meer veilig in de toekomst. In deze blog gaan we dieper in op de ontwikkeling van quantumcomputers en de mogelijke invloed hiervan.

Wat zijn quantumcomputers?

Quantumcomputers zijn computers gebaseerd op principes uit de quantummechanica. Op moleculair niveau beïnvloeden ze deeltjes, waar ze vervolgens op ingenieuze wijze een computer op laten werken. 

De afgelopen jaren woedt er een flinke strijd om de ontwikkeling van een stabiele quantumcomputer tussen bedrijven als IBM en Google. Met de quantumcomputer is het mogelijk om problemen op te lossen die voor traditionele computers (bijna) onmogelijk zijn, omdat ze over een immense rekenkracht bezitten. Deze rekenkracht maakt het onder andere mogelijk om complexe simulaties te runnen of om ingewikkelde modellen door te rekenen.

Hoe werkt een quantumcomputer?

Een quantumcomputer lijkt op een traditionele computer maar met één groot verschil; de bits. Een traditionele computer maakt berekeningen op basis van ‘normale’ bits. Zo’n bit kan voor 0 of 1 staan. De bit staat aan of uit. De bit zegt ja, of nee. Het is altijd één van de twee. Door honderden, duizenden of miljoenen bits te koppelen is een computer in staat ingewikkelde berekeningen uit te voeren.

De quantumcomputer heeft ‘qubits’; een speciaal soort bit met belangrijke eigenschappen. Een van deze eigenschappen is ‘superpositie’, een fundamenteel principe binnen de quantummechanica. Superpositie houdt in dit geval dat een qubit zowel de vorm van 1 of 0 kan aannemen; of een bepaalde kans op 0 en 1.

Een tweede eigenschap van een qubit is verstrengeling (entanglement); het fenomeen dat bepaalde toestanden, of deeltjes, onlosmakelijk met elkaar zijn verbonden. Dit betekent dat door het uitlezen van de ene toestand, je tegelijkertijd iets weet over de andere toestand.

Nu is de quantummechanica een ingewikkelde materie waar we niet al te diep op in gaan. Mocht je geïnteresseerd zijn in de achterliggende principes, lees dan hier en hier verder.

Wat heeft het voor invloed op wachtwoorden?

Omdat een qubit zo veel berekeningen tegelijk uitvoert blijken onmogelijke problemen voortaan wél mogelijk. Waar een normale computer 10 jaar moet rekenen om wachtwoorden te kraken, kraakt een quantumcomputer dit binnen enkele minuten. Dit is indrukwekkend, maar heeft ook gevolgen voor de samenleving. Het is niet de bedoeling dat de verkeerde personen een quantumcomputer in handen krijgen waarmee ze belangrijke systemen hacken.

Op dit moment zijn quantumcomputers nog volop in ontwikkeling. IBM en Google hebben een werkende quantumcomputer en de Technische Universiteit van Delft ontwikkelt ook een quantumcomputer. Deze systemen zijn nog niet ontwikkeld genoeg en vormen geen grote gevaren voor de beveiliging van systemen. IBM biedt rekentijd aan voor een quantumcomputer via de cloud voor onderzoekers en universiteiten, maar dit is slechts voor onderzoeksdoeleinden. Er is nog geen directe dreiging dat een quantumcomputer huidige beveiligingssystemen kraakt.

Nieuw soort beveiliging

 De grootste quantumcomputer die nu bestaat heeft 433 qubits. Experts verwachten dat een computer van 4000 qubits nodig is om de huidige standaard van beveiliging te kraken. Het ligt lastiger dan 10 quantumcomputers van 433 qubits bouwen die je koppelt. Juist de grote uitdaging bij quantumcomputers is het uitbreiden van het aantal qubits. Dit komt door de omstandigheden waaronder een qubit werkt; dit is vaak bij temperaturen op het absolute nulpunt (-273 C). Om deze temperatuur te bereiken zijn grote installaties vereist waardoor uitbreiding op grote schaal uitdagend blijkt.

Risico’s quantumcomputers

De ontwikkeling van quantumcomputers brengt enkele risico’s met zich mee. De Nederlandse overheid houdt er rekening mee dat rond 2030 quantumcomputers sterk genoeg zijn om hedendaagse beveiliging te kraken. Daarom adviseren ze tijdig te kijken naar een quantum-veilige beveiliging van data. Met de juiste voorbereiding weet je zeker dat jouw organisatie klaar is voor een van de grootste ontwikkelingen op ICT gebied van de komende jaren.

Het NBV (Nationaal Bureau voor Verbindingsbeveiliging) adviseert om gevoelige / vertrouwelijke informatie te beschermen middels Post-Quantum Cryptografie (PQC) in combinatie met asymmetrische cryptografie. Deze laatste vorm van cryptografie is de huidige standaard van beveiliging. Om de veiligheid van PQC te garanderen heeft deze vorm van cryptografie tijd nodig om zich te ontwikkelen en ‘volwassen te worden’. Door dit te combineren met de huidige cryptografie zal de beveiliging nooit zwakker worden dan het nu is.

Welke gegevens beveilig je nu al?

Niet alle gegevens hoef je nu al te beveiligen met PQC. Echter, voor gevoelige informatie adviseert het NBV al extra beveiliging aan te brengen. Data die je nu verstuurt of opslaat, kan een kwaadwillende onderscheppen. Vervolgens kan deze data op een later tijdstip, met behulp van een quantumcomputer, ontcijferd worden. Data die in 2030 (of daarna) nog gevoelig is, moet je daarom nu al beschermen tegen aanvallen met een quantumcomputer.

Overstap naar PQC voorbereiden

Bij de overstap naar PQC is het van belang om inzicht te creëren in de te beschermen data, de geheimhoudingstermijn en je huidige manier van beveiliging/cryptografie. Zo weet je de omvang van de te beveiligen data. Ook wil je duidelijk krijgen welke systemen je gebruikt en of deze geschikt zijn voor PQC. Tot slot is het belangrijk om eventuele knelpunten duidelijk te krijgen. Denk hierbij aan lastige te updaten apparatuur, samenwerking tussen verschillende partijen en comptabiliteit tussen verschillende systemen. Door inzicht in deze zaken kan je een plan opstellen om PQC te implementeren en ben je voorbereid op de toekomst!

Conclusie

Quantumcomputers zijn een interessante ontwikkeling, welke grote voordelen kunnen bieden voor de mensheid. Tevens is het blijk van de vernuftigheid van de mens; 100 jaar geleden had niemand voorspelt dat dit mogelijk. De kracht van de quantumcomputer behoeft voorbereiding op het gebied van beveiliging, maar als je dit correct aanpakt dan is de quantumcomputer een machine die de mensheid veel kan brengen.