Extension of Quantum safe cryptography for the Internet of Things

Sikkerheten i kryptografi brukt i Internettkommunikasjon i dag er avhengig av at noen problemer som heltallsfaktorisering er vanskelige å løse. Store kvantedatamaskiner vil derfor knekke de mest brukte kryptografiske verktøyene. Dette har ført til massiv forskningsinnsats på nye kryptografiske funksjoner som ikke er sårbare for kvanteangrep. Det pågår også prosesser for å velge nye kryptografiske standarder til bruk i kommunikasjonssystemer, og noen standard-kandidater ble utpekt i juli 2022. Likevel er ikke de underliggende matematiske problemene like godt forstått som tilfellet er for klassisk kryptografi. Dessuten fører usikkerhet rundt hva en kvantedatamaskin faktisk kan gjøre til behov for forskjellige standardalgoritmer, og arbeidet med å velge nye standarder forventes å pågå i årevis. Blant annet ble det i juni 2023 satt igang en ny prosess for å utvikle flere kvantesikre algoritmer for digitale signaturer. qsIo2-prosjektet har som mål å utvikle nye teknikker for kvantesikker kryptografi, og kvalitetssikre eksisterende forslag. Videre ser vi på alternative metoder for konfidensiell kommunikasjon basert på metoder fra informasjonsteori. Gjennom qsIo2 bidrar vi til den internasjonale forskningsinnsatsen samt til å styrke den nasjonale kompetansen på dette området.

Significant resources are being spent on constructing quantum computers in research laboratories and government agencies across the world. With a sufficiently large quantum computer, it will be possible to break some of the most widely used cryptographic algorithms. To ensure privacy and confidential communications in the future, there has been a large research effort in studying cryptographic primitives that are not vulnerable to quantum computers. The newly concluded qsIoT project can be seen as a part of this trend, where quantum-safe cryptography has been studied in the particular context of IoT. A significant part of the work done in this project has been towards understanding the underlying security of this new class of cryptographic algorithms. The research area of quantum-safe cryptography has now matured to the point where it makes sense to think about future cryptographic standards. Indeed, a comprehensive standardization process is already well underway. Still, the various underlying mathematical problems are not as well understood as the problems of classical cryptography. Moreover, uncertainties regarding the capabilities of a quantum computer prompts the need for a diverse portfolio of standardized algorithms. As a result, the work to select new standards is expected to go on for years. Results from our previou qsIoT-project have already had an influence on the mentioned standardization process. The qsIo2 project aims to extend research into the cryptanalytic techniques developed in this line of work. This will lead to a deeper understanding of the security of the new cryptographic algorithms, which in turn will contribute to the ongoing work on international standards.