Este diagrama mostra por que um banco de dados criptografado com uma chave de dados simétrica ainda pode herdar a exposição quântica por meio do mecanismo de chave pública que estabelece, transporta ou protege essa chave. Ele também expõe dependências que são facilmente esquecidas, particularmente a assinatura em processos de CI/CD e a administração via SSH, situações em que a perda principal é a autenticidade, e não a confidencialidade diferida.
Uma vez que a arquitetura identifica cada dependência, o resultado necessário é uma decisão de migração fundamentada, em vez de uma afirmação genérica de que um sistema está pronto para a era quântica. Devemos reconhecer quais primitivas são ameaçadas pelo algoritmo de Shor, distinguir o estabelecimento de chaves das assinaturas e associar cada primitiva exposta ao ativo e ao limite de confiança que ela protege. O NIST padronizou três algoritmos fundamentais de PQC (criptografia pós-quântica) em agosto de 2024: FIPS 203 ML-KEM para estabelecimento de chaves, FIPS 204 ML-DSA para assinaturas digitais e FIPS 205 SLH-DSA para assinaturas baseadas em hash sem estado (stateless).
Lições posteriores desenvolverão quatro capacidades práticas:
Agilidade criptográfica é a capacidade de substituir algoritmos criptográficos, chaves e dependências relacionadas sem interrupções inaceitáveis ou perda de interoperabilidade. É uma propriedade do sistema como um todo — incluindo configuração, gerenciamento de certificados, suporte de fornecedores e negociação de protocolos — e não uma propriedade fornecida apenas pelo algoritmo.
Quais pontos de interação apresentam risco de perda futura de confidencialidade de dados retidos e quais apresentam risco principalmente de falsificação de identidade ou comprometimento da integridade após o “Dia Q” (Q-Day)? A comparação separa essas decisões.
Um registro de cliente criptografado em um backup de longa duração permanece ilegível hoje, mesmo que um invasor tenha copiado o backup de um armazenamento de objetos anos atrás. O invasor não precisou de acesso ao banco de dados, à aplicação ou à chave de criptografia. Se a chave de criptografia de dados do backup foi estabelecida ou protegida com criptografia RSA ou de curva elíptica, um futuro computador quântico criptoanaliticamente relevante poderia recuperar essa chave e expor os dados retidos. Portanto, a questão para o defensor não é quando um endpoint será invadido, mas sim se os dados criptografados hoje ainda precisarão de confidencialidade após a viabilização da criptoanálise quântica.
O mesmo problema se aplica ao tráfego TLS capturado em uma rota de rede. Uma sessão protegida por métodos convencionais de estabelecimento de chave pública pode manter customer_id=48291 privado enquanto a sessão ocorre; no entanto, uma captura retida pode tornar-se decifrável mais tarde se sua proteção por chave pública sucumbir a um ataque quântico. Trata-se da estratégia coletar agora, decifrar depois (harvest now, decrypt later): a coleta de dados protegidos no presente para decifração futura, quando houver capacidade computacional mais potente disponível. O risco associado depende do período de confidencialidade dos dados, e não apenas da data prevista para o surgimento de um computador quântico.
Q-Day
O Q-Day é o momento em que um computador quântico criptoanaliticamente relevante (CRQC) consegue, na prática, superar as premissas de chave pública das quais um sistema ainda depende. Para o proprietário de um sistema, o Q-Day representa um marco de planejamento, e não uma previsão de data específica no calendário. O NIST observa que as estimativas para o surgimento de um CRQC variam amplamente, ao passo que transições criptográficas historicamente levam anos para serem integradas a produtos, serviços e infraestruturas.
Este curso aborda a ameaça de maneira específica e precisa. O algoritmo de Shor ameaça as operações de chave pública RSA e de curva elíptica utilizadas para o estabelecimento de chaves e assinaturas digitais. Isso não significa que todo byte criptografado se torne igualmente vulnerável. A criptografia simétrica, os hashes, o armazenamento de chaves, a configuração de protocolos, o ciclo de vida de certificados e a retenção de dados ainda determinam se uma dependência de chave pública vulnerável a ataques quânticos expõe um ativo real.
Como o backup e a captura de tráfego TLS são apenas dois caminhos de acesso ao mesmo sistema, a migração começa pela identificação de todos os pontos onde a criptografia de chave pública estabelece confiança. Em um serviço típico, um navegador acessa um frontend web, o frontend chama uma API e a API lê um banco de dados. A arquitetura também inclui armazenamento de backups, acesso administrativo, assinatura de builds, logs e integrações externas. Um inventário criptográfico deve registrar qual protocolo, algoritmo, biblioteca, certificado, proprietário da chave e tempo de vida dos dados estão associados a cada caminho.
O TLS utiliza comumente RSA ou ECC para autenticação e, dependendo da configuração do protocolo implantado, para o estabelecimento de chaves. Chaves de assinatura de JWT podem utilizar assinaturas RSA ou de curva elíptica para permitir que uma API verifique a origem e a integridade de um token. Certificados de assinatura de código estabelecem se um artefato de lançamento provém de um editor autorizado. Chaves de host SSH autenticam o servidor acessado pelos administradores. Esses controles atendem a objetivos de segurança distintos; portanto, substituí-los não se resume a uma simples troca uniforme de algoritmos.
A arquitetura abaixo separa os pontos de interação com chave pública da proteção simétrica, distinção essa que deve ser preservada em um inventário: