Apporter une sécurité quantique à la plateforme IBM Quantum et au monde
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Lorsque les ordinateurs quantiques atteindront l’échelle et les capacités de correction d’erreurs nécessaires pour exploiter pleinement le potentiel de l’algorithme de Shor , ils seront capables de déchiffrer la cryptographie qui protège une grande partie des données les plus précieuses au monde. Il ne s’agit pas d’un scénario hypothétique lointain.
Ces capacités pourraient arriver dès la fin de cette décennie. Cela rend les systèmes d’information actuels vulnérables à une menace imminente connue sous le nom de « récolter maintenant, déchiffrer plus tard » – où des acteurs malveillants récoltent les données chiffrées d’aujourd’hui avec l’intention de les déchiffrer à l’aide de la technologie quantique du futur. Cela est particulièrement vrai pour les systèmes qui utilisent la cryptographie à clé publique, et notre infrastructure ici chez IBM® ne fait pas exception.
Plus tôt cette semaine , le National Institute of Standards and Technology (NIST) des États-Unis a publié sa première série de normes de cryptographie post-quantique (PQC) : des algorithmes de chiffrement résistants aux méthodes de décryptage quantiques et classiques.
Deux de ces normes ont été développées par des experts en cryptographie d'IBM Research® à Zurich, tandis que la troisième a été co-développée par un scientifique qui travaille désormais également chez IBM Research.
Nous sommes devenus le leader de la recherche PQC parce que nous nous engageons à rendre le monde plus sûr en matière de cryptographie grâce à notre portefeuille de produits et services IBM Quantum Safe™ . Cependant, cet effort ne commence pas seulement avec les clients et partenaires extérieurs à IBM. Il commence également chez nous.
Les équipes d'IBM Quantum Safe et d'IBM Research ont récemment lancé un certain nombre d'initiatives pour protéger notre plateforme et notre matériel informatiques quantiques contre la menace des cyberattaques de type « récolter maintenant, décrypter plus tard ». Nous forgeons également des partenariats avec les communautés quantiques et open source en général pour aider nos clients, et le monde, à assurer la sécurité quantique. Ci-dessous, nous examinons de plus près ces efforts en cours et le travail qui reste à venir.
Rendre IBM Quantum™ compatible avec les technologies quantiques
IBM Quantum poursuit un plan global à long terme visant à intégrer des protocoles de sécurité quantiques à l'ensemble du matériel, des logiciels et des services IBM. L'une des principales priorités de cet effort sera de rendre IBM Quantum Platform (IQP) quantiquement sûre. IBM Quantum Platform fournit un accès basé sur le cloud à la flotte d'ordinateurs quantiques IBM à grande échelle via le kit de développement logiciel Qiskit .
La transformation de la plateforme quantique d'IBM se déroulera en plusieurs étapes, chacune soigneusement planifiée pour nous aider à étendre la cryptographie post-quantique à de nouveaux domaines de notre pile matérielle et logicielle jusqu'à ce que l'ensemble du système soit sécurisé contre les attaques quantiques. Nous avons déjà terminé la première étape de ce processus.
Aujourd'hui, nous travaillons à la mise en œuvre d'un chiffrement post-quantique pour permettre la sécurité de la couche de transport (TLS) quantique sur la plateforme IBM Quantum. Ce TLS quantique s'étend du poste de travail client utilisé par les utilisateurs pour interagir avec les services IBM Quantum, jusqu'au pare-feu qui protège le cloud IBM. Activé par le maillage de services open source Istio de l'outil IBM Quantum Safe Remediator™, le TLS quantique continue à travers le pare-feu dans les différents services IBM Quantum qui s'exécutent dans le cloud. Les connexions le long de ce chemin sont quantiquement sécurisées par défaut, mais nous continuons également à prendre en charge les connexions héritées standard qui ne sont pas protégées par un chiffrement quantique.
Nous espérons que bientôt, les chercheurs et les développeurs qui utilisent nos services pourront soumettre une tâche de calcul quantique à IBM Quantum Platform d'une manière qui soit sécurisée du client jusqu'à la couche de services cloud. Une fois que nous aurons atteint cet objectif, nous nous attellerons à étendre les communications sécurisées au niveau inférieur des services quantiques, Qiskit Runtime . Nous poursuivrons nos efforts à partir de là avec l'objectif ultime d'apporter une sécurité sécurisée non seulement aux services IBM Quantum mais à tout le matériel et les logiciels IBM.
Utilisation des outils IBM Quantum Safe pour notre transition vers la sécurité quantique
IBM Quantum Safe fournit des outils logiciels puissants tels qu'IBM Quantum Safe Explorer™ , IBM Quantum Safe Posture Management et IBM Quantum Safe Remediator pour aider les entreprises dans leur parcours vers la sécurité quantique, et nous sommes fiers de dire qu'IBM elle-même est l'une des entreprises bénéficiant de ces capacités.
IBM Quantum Safe Explorer permet aux DSI et aux développeurs d'applications d'analyser les applications métier de l'ensemble de leur organisation et de créer une nomenclature cryptographique (CBOM) . Il simplifie le processus d'identification des artefacts cryptographiques dans l'ensemble du portefeuille d'applications et aide les dirigeants à déterminer les vulnérabilités correspondantes qui doivent être traitées pour garantir une mise en œuvre appropriée des algorithmes de sécurité quantique.
IBM Quantum Safe Posture Management identifie l'inventaire cryptographique global d'une organisation sur le réseau, les systèmes et les applications. Il permet aux RSSI et à leurs équipes de définir des politiques cryptographiques adaptées à leur organisation et permet l'évaluation des risques et la gestion de la posture cryptographique via une analyse contextuelle des vulnérabilités globales de l'organisation et de la conformité de la sécurité de l'entreprise.
IBM Quantum Safe Remediator permet aux entreprises de lutter contre le scénario « récolter maintenant, déchiffrer plus tard » en utilisant la technologie d’aujourd’hui. Il fournit un proxy adaptatif comme modèle de correction initial pour activer les communications TLS quantiques qui protègent la plupart des données en transit.
Il comprend également un harnais de test qui permet aux utilisateurs de tester les performances des algorithmes post-quantiques et de mesurer rapidement l’impact de ces algorithmes sur les performances du système avant de procéder à la mise à jour de leur cryptographie.
IBM Quantum Safe Explorer et IBM Quantum Safe Remediator sont tous deux disponibles dès aujourd'hui, tandis qu'IBM Quantum Safe Posture Management est disponible en avant-première privée. Nous ajouterons davantage de fonctionnalités à mesure que nous continuerons à développer notre portefeuille Quantum Safe. Nous continuerons également à sécuriser nos offres d'infrastructure pour l'avenir quantique, tout comme nous l'avons fait avec le premier système quantique sécurisé du secteur, l'IBM z16™ . Ensemble, ces outils permettent aux entreprises de remplacer la cryptographie à risque et de développer une plus grande agilité cryptographique globale, tout en conservant toujours une visibilité et un contrôle complets sur l'ensemble de leur posture de cybersécurité.
Travailler en Open Source
Dans le cadre de nos projets à long terme visant à sécuriser l'intégralité des piles matérielles et logicielles IBM, nous avons également déployé des efforts considérables pour apporter une sécurité quantique à la communauté open source. Les logiciels open source (OSS : Open Source Software) équipent une grande partie des systèmes informatiques du monde, y compris ici chez IBM. Compte tenu de l'importance des logiciels open source dans l'industrie informatique, il est essentiel que nous construisions une communauté et une gouvernance autour de la cryptographie post-quantique pour les outils open source.
En 2022, nous avons contacté la Linux Foundation et la communauté Open Quantum Safe pour créer une base commune avec pour objectif principal de relever les défis de sécurité cryptographique posés par l'informatique quantique. Après une année de discussions, de recrutement et de coordination, cet effort a abouti à la création de la Post-Quantum Cryptography Alliance (PQCA), une organisation dédiée à l'avancement et à l'adoption de la cryptographie post-quantique.
L'alliance en est maintenant à sa première année d'activité et a rassemblé un ensemble de membres de l'industrie, petits et grands, ainsi qu'un flux constant de contributeurs (AWS, NVIDIA, IBM, l'Université de Waterloo et d'autres). Nous invitons tout le monde à se joindre aux réunions bimensuelles du Comité consultatif technique pour en savoir plus et interagir avec la communauté.
En plus d'avoir jeté les bases de tous les logiciels OSS compatibles avec la cryptographie quantique, nous avons apporté des contributions liées à la cryptographie post-quantique à de nombreux projets OSS, avec pour objectif principal de faire progresser le domaine et de permettre une adoption plus large de la cryptographie post-quantique. Voici un bref résumé de ces contributions :
- Open Quantum Safe — Il s’agit du projet principal du PQCA. Il fournit les bases nécessaires pour permettre la cryptographie post-quantique sous Linux et dans divers langages. Actuellement, Open Quantum Safe est utilisé dans tous les systèmes post-quantiques annoncés. Il a été initialement créé à l’Université de Waterloo et est toujours géré et dirigé par une équipe de cette université. IBM Research est vice-président de cet important projet.
- Post-Quantum Code Package — IBM Research a lancé, dirige et gère actuellement tous les projets au sein de cette initiative pour des implémentations logicielles à haute assurance d'algorithmes de cryptographie post-quantique (PQC) conformes aux normes.
- Conseil d’administration et comité consultatif technique du PQCA — IBM préside actuellement le conseil d’administration et le comité consultatif technique (TAC) du PQCA.
- Sonar Cryptography — Créé et open source par IBM Research, Sonar Cryptography est un plug-in SonarQube qui effectue une analyse statique des bases de code pour détecter les actifs cryptographiques et générer des CBOM pour les projets OSS. Prend actuellement en charge Java et Python, et d'autres langages seront bientôt disponibles.
- OpenSSL — Une bibliothèque open source qui implémente le protocole TLS pour fournir une méthode de communication sécurisée sur les réseaux informatiques. Les IBMers ont contribué au code (pull requests 20866 , 21633 , 22779 ) pour permettre l'utilisation des algorithmes PQC dans l'outil de cryptographie commun.
- cURL — Un outil de ligne de commande qui transfère des données sur le réseau. Les IBMers ont contribué au code (pull request 12030 ) pour permettre aux algorithmes SIG et KEM PQC d'être tracés en mode détaillé.
- HAProxy - Un proxy inverse open source offrant des capacités d'équilibrage de charge pour le trafic TCP et HTTP. Les IBMers ont contribué au code (pull requests 2165 , 2532 ) pour améliorer l'observabilité en récupérant les noms de courbe utilisés lors de l'accord de clé ainsi que les chiffrements, les groupes pris en charge, les partages de clés et les algorithmes de signature utilisés dans les paramètres TLS ClientHello.
- Istio — Un maillage de services permettant d'ajouter une gestion universelle du trafic, de la télémétrie et de la sécurité pour les déploiements complexes dans Kuberentes. Les IBMers ont contribué au code (demandes d'extraction 51280 et 52290 ) pour permettre la configuration des courbes ECDH pour le trafic maillé interne et pour ajouter des courbes de sécurité quantique à la liste des courbes prises en charge.
- Python — Un langage de programmation populaire utilisé pour de nombreuses tâches, notamment le développement Web et l'apprentissage automatique. Les IBMers ont contribué au code (pull request 119244 ) pour permettre la configuration de plusieurs courbes pour TLS, ce qui permettrait aux utilisateurs d'activer PQC via le fournisseur OpenSSLv3 oqs-provider .
IBM a toujours été très attachée à la communauté des logiciels open source. À mesure que nous avançons dans l’ère de l’utilité quantique et que les ordinateurs quantiques continuent de progresser vers la capacité de casser le chiffrement à clé publique, cet engagement sera plus important que jamais.