लंबे समय तक रखे जाने वाले बैकअप में एन्क्रिप्ट किया गया कस्टमर रिकॉर्ड आज भी पढ़ा नहीं जा सकता, भले ही किसी अटैकर ने सालों पहले ऑब्जेक्ट स्टोरेज से बैकअप कॉपी किया हो। अटैकर को डेटाबेस, एप्लिकेशन या एन्क्रिप्शन की (key) तक पहुँचने की ज़रूरत नहीं थी। अगर बैकअप की डेटा-एन्क्रिप्शन की (key) को RSA या एलिप्टिक-कर्व क्रिप्टोग्राफी से बनाया या सुरक्षित किया गया था, तो भविष्य का क्रिप्टानलिटिकली रिलेवेंट क्वांटम कंप्यूटर उस की (key) को रिकवर कर सकता है और सुरक्षित रखे गए डेटा को उजागर कर सकता है। इसलिए, बचाव करने वाले के लिए सवाल यह नहीं है कि एंडपॉइंट कब हैक होगा। सवाल यह है कि क्या आज एन्क्रिप्ट किए गए डेटा को क्वांटम-सक्षम क्रिप्टानलिसिस संभव होने के बाद भी गोपनीयता की आवश्यकता होगी।
यही समस्या नेटवर्क पाथ से कैप्चर किए गए TLS ट्रैफ़िक पर भी लागू होती है। पारंपरिक पब्लिक-की की-एस्टैब्लिशमेंट (key establishment) से सुरक्षित सेशन, सेशन चलने के दौरान customer_id=48291 को प्राइवेट रख सकता है, फिर भी बाद में कैप्चर किया गया डेटा डिक्रिप्ट करने योग्य हो सकता है अगर उसका पब्लिक-की प्रोटेक्शन क्वांटम हमले का शिकार हो जाता है। यह अभी इकट्ठा करें, बाद में डिक्रिप्ट करें (harvest now, decrypt later) वाली स्थिति है, जिसमें सुरक्षित डेटा को अभी इकट्ठा किया जाता है ताकि बाद में जब ज़्यादा शक्तिशाली कंप्यूटिंग उपलब्ध हो, तो उसे डिक्रिप्ट किया जा सके। इसका जोखिम डेटा की गोपनीयता की अवधि पर निर्भर करता है, न कि केवल क्वांटम कंप्यूटर के आने की अपेक्षित तारीख पर।
Q-Day
Q-Day वह समय है जब एक क्रिप्टानलिटिकली रिलेवेंट क्वांटम कंप्यूटर, या CRQC, व्यावहारिक रूप से उन पब्लिक-की मान्यताओं को विफल कर सकता है जिन पर कोई सिस्टम अभी भी निर्भर करता है। सिस्टम के मालिक के लिए, Q-Day योजना बनाने की एक सीमा है, न कि कैलेंडर की किसी तारीख की भविष्यवाणी। NIST का कहना है कि CRQC के अनुमानों में बहुत अंतर है, जबकि क्रिप्टोग्राफिक बदलावों को उत्पादों, सेवाओं और बुनियादी ढांचे में लागू करने में ऐतिहासिक रूप से कई साल लगते हैं।
यह कोर्स इस खतरे को सीमित और सटीक रूप से देखता है। शोर का एल्गोरिदम (Shor’s algorithm) RSA और एलिप्टिक-कर्व पब्लिक-की ऑपरेशन्स के लिए खतरा पैदा करता है, जिनका इस्तेमाल की-एस्टैब्लिशमेंट (key establishment) और डिजिटल सिग्नेचर के लिए किया जाता है। इसका मतलब यह नहीं है कि हर एन्क्रिप्टेड बाइट समान रूप से कमजोर हो जाता है। सिमेट्रिक एन्क्रिप्शन, हैश, की-स्टोरेज, प्रोटोकॉल कॉन्फ़िगरेशन, सर्टिफिकेट लाइफ़साइकल और डेटा रिटेंशन से ही यह तय होता है कि क्या क्वांटम-वल्नरेबल पब्लिक-की पर निर्भरता किसी असल एसेट को खतरे में डालती है या नहीं।
चूंकि बैकअप और TLS कैप्चर एक ही सिस्टम में जाने के दो रास्ते हैं, इसलिए माइग्रेशन की शुरुआत उन सभी जगहों का पता लगाकर होती है जहाँ पब्लिक-की क्रिप्टोग्राफ़ी भरोसा (trust) कायम करती है। एक आम सर्विस में, ब्राउज़र वेब फ्रंटएंड तक पहुँचता है, फ्रंटएंड एक API को कॉल करता है, और API एक डेटाबेस को पढ़ता है। आर्किटेक्चर में बैकअप स्टोरेज, एडमिनिस्ट्रेटिव एक्सेस, बिल्ड साइनिंग, लॉग और बाहरी इंटीग्रेशन भी शामिल होते हैं। क्रिप्टोग्राफ़िक इन्वेंट्री में यह दर्ज होना चाहिए कि हर रास्ते (path) के लिए कौन सा प्रोटोकॉल, एल्गोरिदम, लाइब्रेरी, सर्टिफिकेट, की-ओनर और डेटा लाइफ़टाइम इस्तेमाल हो रहा है।
TLS आमतौर पर ऑथेंटिकेशन के लिए RSA या ECC का इस्तेमाल करता है और, लागू किए गए प्रोटोकॉल कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर, की-एस्टैब्लिशमेंट के लिए भी इनका इस्तेमाल करता है। JWT साइनिंग कीज़ RSA या एलिप्टिक-कर्व सिग्नेचर का इस्तेमाल कर सकती हैं ताकि API टोकन के ओरिजिन (मूल स्रोत) और इंटीग्रिटी (अखंडता) को वेरिफ़ाई कर सके। कोड-साइनिंग सर्टिफिकेट यह तय करते हैं कि क्या रिलीज़ आर्टिफैक्ट किसी अधिकृत पब्लिशर से आया है। SSH होस्ट कीज़ उस सर्वर को ऑथेंटिकेट करती हैं जिस तक एडमिनिस्ट्रेटर पहुँचते हैं। ये कंट्रोल अलग-अलग सुरक्षा लक्ष्यों को पूरा करते हैं, इसलिए इन्हें बदलना कोई एक जैसा एल्गोरिदम स्वैप नहीं है।
नीचे दिया गया आर्किटेक्चर पब्लिक-की टचपॉइंट्स को सिमेट्रिक प्रोटेक्शन से अलग करता है; इन्वेंट्री में इसी अंतर को बनाए रखना ज़रूरी है:
यह डायग्राम दिखाता है कि सिमेट्रिक डेटा की (symmetric data key) से एन्क्रिप्ट किया गया डेटाबेस भी उस पब्लिक-की मैकेनिज्म के ज़रिए क्वांटम जोखिम में आ सकता है जो उस की (key) को बनाता, ट्रांसफ़र करता या सुरक्षित रखता है। यह उन डिपेंडेंसीज़ (निर्भरताओं) को भी उजागर करता है जिन्हें नज़रअंदाज़ करना आसान है, खासकर CI/CD साइनिंग और SSH एडमिनिस्ट्रेशन, जहाँ मुख्य नुकसान गोपनीयता (confidentiality) में देरी के बजाय प्रमाणिकता (authenticity) का होता है।
एक बार जब आर्किटेक्चर हर डिपेंडेंसी की पहचान कर लेता है, तो ज़रूरी आउटपुट एक ऐसा माइग्रेशन फ़ैसला होता है जिसे सही ठहराया जा सके, न कि सिर्फ़ यह सामान्य दावा कि सिस्टम क्वांटम-रेडी है। हमें यह पहचानना होगा कि शोर (Shor) का एल्गोरिदम किन प्रिमिटिव्स (primitives) के लिए खतरा है, की-एस्टैब्लिशमेंट (key establishment) और सिग्नेचर के बीच अंतर करना होगा, और हर एक्सपोज़्ड प्रिमिटिव को उस एसेट और ट्रस्ट बाउंड्री से जोड़ना होगा जिसकी वह सुरक्षा करता है। NIST ने अगस्त 2024 में तीन बुनियादी PQC एल्गोरिदम को स्टैंडर्डाइज़ किया: की-एस्टैब्लिशमेंट के लिए FIPS 203 ML-KEM, डिजिटल सिग्नेचर के लिए FIPS 204 ML-DSA, और स्टेटलेस हैश-बेस्ड सिग्नेचर के लिए FIPS 205 SLH-DSA।
बाद के लेसन चार व्यावहारिक क्षमताएँ विकसित करेंगे:
क्रिप्टो एजिलिटी (Crypto agility) क्रिप्टोग्राफिक एल्गोरिदम, कीज़ और संबंधित डिपेंडेंसीज़ को बिना किसी अस्वीकार्य रुकावट या इंटरऑपरेबिलिटी के नुकसान के बदलने की क्षमता है। यह आस-पास के सिस्टम की एक विशेषता है - जिसमें कॉन्फ़िगरेशन, सर्टिफ़िकेट हैंडलिंग, वेंडर सपोर्ट और प्रोटोकॉल नेगोशिएशन शामिल हैं - न कि केवल एल्गोरिदम द्वारा प्रदान की जाने वाली कोई विशेषता।
कौन से टचपॉइंट्स ऐसे हैं जहाँ रखे गए डेटा की भविष्य में गोपनीयता खोने का जोखिम है, और कौन से ऐसे हैं जहाँ Q-Day के बाद मुख्य रूप से नकली पहचान या इंटीग्रिटी (अखंडता) के साथ छेड़छाड़ का जोखिम है? तुलना उन फ़ैसलों को अलग करती है।