Quale o quali approcci caratterizzeranno la crittografia del futuro?

Da un mio punto di vista la risposta al momento non è scontata, anzi per meglio dire è in fase di elaborazione. L’interrogativo andrebbe preso come punto di partenza dal quale cominciare a pensare che “in futuro” oltre alla matematica avanzata potranno verificarsi contributi anche da parte di altre discipline come ad esempio la fisica quantistica.

Negli ultimi anni hanno avuto luogo diversi dibattiti e divulgazioni scientifiche in merito alla computazione quantistica e ai relativi elaboratori (computers) tanto è vero che su tale contesto hanno investito economicamente non solo i colossi dell’informatica ma anche gruppi di Stati. 

L’Europa nel 2018 per 10 anni ha stanziato la somma di un miliardo di euro (Link “Sole 24 ore” del 30.10.2018) per studiare computer molto più potenti di quelli attuali e sistemi di crittografia di nuova generazione. 

“Quantum Flagship” : l’ iniziativa europea

Lanciata a Vienna ha a capo il professor Tommaso Calarco ed ha visto anche il CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche) come elemento cardine per il suo lancio.

Molto interessante è il ruolo che riveste qui il CNR: presente all’interno della struttura di governance del progetto, esso ha il compito prezioso di esser fonte di preparazione per i nuovi ricercatori, con l’obiettivo di raggiungere i laboratori industriali partendo da quelli di ricerca pura.

Tutto ciò è dimostrazione tangibile dell’impegno che sta producendo l’Italia in un ambizioso progetto a livello europeo.

A mio parere, eventi come quello appena descritto sono fonte ulteriore di attenzione e focalizzazione fondamentali da portare sullo studio della strada che la crittografia quantistica sta aprendo.

È interessante notare come il 1970 sia una data tanto lontana quanto importante per gli studi quantistici: un gruppo di scienziati guidato da Stephen Wiesner ideò, in questo periodo, un protocollo per la realizzazione di banconote quantistiche.

Tale studio fu ripreso diversi anni a venire da Bennett e Brassard che idearono un protocollo per generare e scambiare in tutta sicurezza informazioni attraverso l’impiego di chiavi segrete e mediante particelle elementari sfruttando le leggi della meccanica quantistica.

QKD – Quantum Key Distribution

Da qui l’idea della “Crittografia Quantistica” (QKD – Quantum Key Distribution) che nasce allo scopo di fornire nuovi modelli di generazione e distribuzione delle chiavi segrete. 

Un sistema QKD ha dei prerequisiti, ossia necessita dell’esistenza dei seguenti canali di comunicazione:

  1. quantistico: dove avviene lo scambio delle particelle elementari. Ad oggi esistono due canali quantistici: fibre ottiche e lo spazio libero;
  2. classico: sul quale gli interagenti al trasferimento delle informazioni ne garantiscono la confidenzialità, l’integrità e l’autenticità.

In particolare, il canale quantistico garantisce che due interlocutori condividono una chiave casuale senza che essa venga compromessa, perché nel caso contrario il canale stesso segnalerebbe ai due interlocutori l’anomalia. 

Quindi, secondo questo principio di funzionamento, una volta che i due interlocutori hanno raggiunto la corretta condivisione di un “token” potranno con esso cifrare i loro messaggi inviandoli successivamente su qualsiasi canale non sicuro. 

L’impiego infatti della QKD per il trasferimento e del 2FA (Two Factor Authentication) per l’elaborazione di un codice di cifratura risulta un sistema di comunicazione assolutamente sicuro.

  • Cosa accadrebbe se lo stesso principio fosse applicato nell’elaborazione di una transazione all’interno di un contesto blockchain? 
  • Quali cambiamenti interesserebbero i modelli logici con i quali le attuali maggiori blockchain di mercato? 
  • Sarà ancora necessario eseguire algoritmi matematici in modo deterministico al fine di stabilire la convergenza di un risultato?

Spunti evolutivi

Probabilmente i nodi verranno collegati tra loro attraverso canali QKD, magari per mezzo di una fibra urbana. Verrà ridefinito un protocollo per aggiungere nuovi blocchi radicalmente differente rispetto a quelli conosciuti fino ad ora.

Piuttosto che concentrare lo sviluppo di nuovi blocchi nei nodi “minatori” tutti i nodi potranno raggiungere un accordo su un nuovo blocco a parità di condizioni.

Inoltre, i notevoli progressi nella teoria e nella pratica delle comunicazioni quantistiche (es. terra-satellite e ripetitori quantistici) potrebbero aprire la porta allo sviluppo di un QKD pubblico in tutto il mondo (internet quantistico) dove ciascun interagente potrà autenticarsi in modo anonimo attraverso l’utilizzo della propria “chiave di cifratura” e al contempo certificare in tutta sicurezza il contenuto dei propri messaggi con strumenti classici.

Ecco perché, situazioni di sano dibattito crittografico-tecnologico come quello attuale possono essere un terreno fertile dove più discipline possono e potranno interagire ed interoperare per dare vita a nuove forme di crittografia o a sviluppi evolutivi delle forme crittografiche ad oggi conosciute.

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