آمادهسازی APIها برای روز Q
در دنیای دیجیتال بهشدت بههمپیوستهٔ امروز، بنیان ارتباطات امن و حفظ حریم دادهها بر الگوریتمهای رمزنگاریای استوار است که طی سالها قابلاعتماد باقی ماندهاند. اما ظهور رایانش کوانتومی تهدیدی جدی برای این استانداردهای رمزنگاری ایجاد میکند و ممکن است آنها را بهطور کامل بیاثر سازد. این مقاله به بررسی تهدید کوانتومی علیه امنیت APIها میپردازد و توضیح میدهد که سازمانها باید چگونه برای «روز Q» — زمانی که رایانههای کوانتومی توانایی شکستن الگوریتمهای رمزنگاری فعلی را پیدا میکنند — آماده شوند.
درک تهدید کوانتومی
در حال حاضر، احراز هویت، مجوزدهی، رمزنگاری، و یکپارچگی دادهها بر رمزنگاری کلید عمومی — بهویژه RSA و الگوریتمهای منحنی بیضوی — تکیه دارند. این الگوریتمها تبادل امن کلید را ممکن میسازند و امنیت ارتباطات دیجیتال را حفاظت میکنند.
حتی رمزنگاری متقارن که دادهها را محافظت میکند، برای تبادل کلیدها وابسته به رمزنگاری نامتقارن است. امنیت زیربنایی جهان دیجیتال امروز به مقاومت الگوریتمهای نامتقارن گره خورده است.
اما رایانش کوانتومی این معادله را تغییر میدهد. با الگوریتمهایی مانند الگوریتم Shor، یک رایانهٔ کوانتومی میتواند اعداد بسیار بزرگ را سریعاً فاکتورگیری کرده و عملاً RSA و رمزنگاری منحنی بیضوی را بشکند. زمانی که رایانههای کوانتومی با تعداد کافی کیوبیت ساخته شوند، خواهند توانست:
-
رمزگشایی دادههای رمز شده
-
جعل هویت کاربران
-
نفوذ به ارتباطات دیجیتال
-
شکستن زیرساختهای امنیتی جهانی
این تهدید بهسرعت واقعیتر و نزدیکتر میشود.
راهحل بدون نیاز به رایانههای کوانتومی
علیرغم این تهدید، جای نگرانی شدید نیست. راهحل، توسعهٔ الگوریتمهای رمزنگاری مقاوم در برابر حملات کوانتومی است که با نام رمزنگاری پساکوانتومی (PQC) شناخته میشوند. این الگوریتمها در برابر هر دو نوع رایانهٔ کلاسیک و کوانتومی مقاوم هستند.
نکتهٔ مهم: برای بهکارگیری PQC نیازی به رایانههای کوانتومی نیست.
این استانداردهای جدید با زیرساخت فعلی سازگارند و توسط سازمانهایی مانند مؤسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) در حال نهاییسازی هستند. NIST در سال ۲۰۲۴ دورهٔ دریافت نظرات برای این استانداردها را به پایان رساند که گامی مهم برای پذیرش گستردهٔ آنها به شمار میرود.
آسیبپذیری APIها در برابر تهدید کوانتومی
APIها ستون فقرات برنامههای مدرن هستند و ارتباط میان سرویسها را برقرار میکنند. این اکوسیستم بر چندین نقطهٔ اتصال و کنترل دسترسی امن تکیه دارد که همگی از رمزنگاری کلید عمومی استفاده میکنند.
نمونههایی از اتصالات رایج در APIها:
-
ارتباطات امن میان درگاههای API و ارائهدهندگان هویت
-
تبادل و چرخش کلیدها برای دریافت مجموعه JWK جهت تأیید توکنها
-
اجرای سیاستها هنگام بازیابی داده از منابع خارجی
-
ارتباطات بین میکروسرویسها در معماریهای توزیعشده
تمام اینها در دنیای پساکوانتومی آسیبپذیر خواهند بود.
مکانیزمهای کنترل دسترسی مانند JWTها، توکنهای OAuth، و امضاهای سطح پیام نیز بر رمزنگاری کلید عمومی تکیه دارند. یک مهاجم مجهز به رایانهٔ کوانتومی میتواند:
-
جعل توکنها
-
دور زدن احراز هویت
-
دسترسی غیرمجاز به سیستمها
و این یعنی خطر نفوذهای عظیم و تخریبگر.
مثال حمله: کنترل دسترسی API مبتنی بر JWT
روند معمول استفاده از JWT:
-
صدور توکن توسط ارائهدهنده هویت پس از احراز هویت کاربر
-
ارسال توکن توسط برنامهٔ کلاینت به API برای دسترسی
-
اعتبارسنجی امضا توسط درگاه API با کلید عمومی منتشرشده
در سناریوی پساکوانتومی، یک مهاجم میتواند:
-
دسترسی به کلید عمومی از مجموعه JWK
-
استخراج کلید خصوصی با الگوریتم Shor
-
ساخت توکنهای جعلی با هر سطح دسترسی
-
ورود نامحسوس به API و سرقت یا تخریب دادهها
نتیجه: شکست کامل امنیت.
گذار به JWTهای پساکوانتومی
برای مقابله با این خطر، هم صادرکنندگان توکن و هم سرورهای منبع باید الگوریتمهای مقاوم در برابر کوانتوم را بهکار بگیرند:
-
صدور توکنها با الگوریتمهای جدید
-
توانایی تأیید امضا توسط سرورهای مقصد
اما استانداردهای فعلی JWT — شامل JWS و JWA — تنها از RSA و ECDSA پشتیبانی میکنند که هر دو در برابر کوانتوم آسیبپذیرند.
پس لازم است:
-
توسعه استانداردهای جدید برای پشتیبانی از الگوریتمهای PQC
-
حفظ سازگاری و تعاملپذیری
-
بهروزرسانی کتابخانهها و ابزارهای رمزنگاری
نمونهٔ عملی: پیادهسازی JWT مقاوم در برابر کوانتوم
در شرکت Layer7 یک پروژهٔ اثبات مفهومی برای پیادهسازی PQC در JWT انجام شد. با تکیه بر چابکی رمزنگاری، این اقدامات انجام گرفت:
-
فورک کتابخانهٔ jose4j جهت افزودن الگوریتم Dilithium
-
** استفاده از Bouncy Castle** بهعنوان ارائهدهندهٔ رمزنگاری PQC
-
بهروزرسانی درگاه API برای پشتیبانی از کلیدها و الگوریتمهای جدید
-
ایجاد دو نقطهٔ پایانی برای صدور و تأیید توکنهای جدید
نتیجه: یک سیستم کاملاً عملیاتی برای صدور و اعتبارسنجی JWTهای پساکوانتومی، با فناوریهای موجود امروز.
مقایسهٔ عملکرد: Dilithium در برابر RSA 2048
یکی از نگرانیها، عملکرد الگوریتمهای جدید است. نتایج مقایسه نشان داد:
| ویژگی | Dilithium | RSA 2048 |
|---|---|---|
| اندازهٔ توکن | بزرگتر | استاندارد |
| سرعت امضا | سریعتر | کندتر |
| سرعت تأیید امضا | کمی کندتر | سریعتر |
افزایش اندازهٔ توکن قابل مدیریت است و تفاوت در عملکرد بحرانی نیست. بنابراین مهاجرت به PQC از نظر کارایی امکانپذیر است.
روز Q چه زمانی فرا میرسد؟
پیشبینی دقیقی وجود ندارد، اما موارد زیر نشانههای نزدیک شدن آن هستند:
-
پیشرفت سریع در الگوریتمهای کوانتومی
-
انقلابی در سختافزار کوانتومی مانند پردازنده Condor شرکت IBM با بیش از ۱۰۰۰ کیوبیت در سال ۲۰۲۳
-
کاهش نیازهای محاسباتی برای شکستن RSA
در نتیجه، روز Q ممکن است در دهه آینده رخ دهد. آمادگی باید پیش از وقوع انجام شود.
زمان نوسازی فرا رسیده است
سازمانها باید مدت طولانی مهاجرت به PQC را در نظر بگیرند:
-
معماریهای پیچیده چندلایه
-
وابستگی به سیستمهای قدیمی فاقد چابکی رمزنگاری
-
لزوم پشتیبانی همزمان از الگوریتمهای قدیم و جدید
این فرایند ممکن است سالها طول بکشد. بنابراین بهترین زمان شروع، امروز است.
تدوین نقشه راه آمادگی کوانتومی
سازمانها باید:
-
تشکیل تیم تخصصی برای رهبری مهاجرت
-
شناسایی نقاط استفاده از رمزنگاری در کل سیستم
-
اولویتبندی سرویسهای حیاتی و پرخطر
-
همکاری با فروشندگان برای پشتیبانی از PQC
-
برنامهریزی برای دورهٔ گذار و پشتیبانی دوگانه
پیشنگری امروز به معنای جلوگیری از فاجعه فرداست.
جمعبندی
ظهور رایانش کوانتومی تغییرات اجتنابناپذیری در امنیت دیجیتال ایجاد خواهد کرد. APIها بهعنوان اجزای حیاتی نرمافزارهای مدرن، باید برای این تهدید آماده شوند.
با:
-
شناخت خطرات
-
پیادهسازی الگوریتمهای رمزنگاری پساکوانتومی
-
برنامهریزی مهاجرت و چابکی رمزنگاری
میتوان از امنیت دائمی زیرساختهای دیجیتال اطمینان یافت.
شاید تاریخ روز Q دقیقاً مشخص نباشد، اما راه آمادگی کاملاً روشن است. سازمانهایی که از امروز شروع کنند، آیندهای امنتر خواهند داشت.
