Crittografia e Quantum Computing

La crittografia oggi

Come proteggiamo i dati e perché funziona

La crittografia a chiave pubblica (RSA) è alla base di tutto il web sicuro: ogni transazione bancaria, ogni comunicazione cifrata, ogni firma elettronica si regge su di essa. Il suo meccanismo è elegante: moltiplicare due numeri primi grandi è operazione istantanea per qualsiasi computer, ma scomporre quel risultato per ritrovare i due numeri originali la cosiddetta fattorizzazione richiede tempi astronomici, anche per le macchine più potenti oggi disponibili.

Questa asimmetria matematica è il lucchetto che protegge i dati. Poiché invertire l'operazione richiede risorse computazionali che nessun attore può permettersi, si può distribuire liberamente una chiave pubblica per ricevere messaggi cifrati, e decifrarli solo con la chiave privata corrispondente.

Lo stesso principio governa varianti come ECC (crittografia su curve ellittiche) e i protocolli di scambio chiavi Diffie–Hellman: difficoltà matematica equivale a sicurezza pratica. Il problema è che questa equazione vale solo finché non disponiamo di computer capaci di risolvere efficientemente quei problemi matematici. E quel computer sta arrivando.

Crittografia e Quantum Computing - Next Direction Solutions

L'algoritmo di Shor

Perché il quantum computing cambia le regole del gioco

Crittografia violata dal calcolo quantistico - Next Direction Soluzioni

Nel 1994 il matematico Peter Shor dimostrò che un computer quantistico sufficientemente grande è in grado di fattorizzare numeri interi in tempo polinomiale. Con questa scoperta, la base matematica di RSA e di ECC e Diffie–Hellman crollò almeno in teoria.

Per rompere RSA-2048 con l'algoritmo di Shor occorrerebbero circa 4.000 qubit logici con correzione degli errori, equivalenti a milioni di qubit fisici con le tecnologie odierne. I sistemi più avanzati del 2023 superano appena i 1.100 qubit fisici rumorosi. Siamo distanti dalla soglia critica, ma la crescita è impetuosa: da 65 qubit nel 2020 a oltre 1.100 nel 2023.

La questione, però, non riguarda solo il futuro. La strategia "Harvest Now, Decrypt Later" è già in atto: attori malevoli raccolgono oggi grandi quantità di dati cifrati, conservandoli in attesa di avere le risorse quantistiche per decifrarli domani. Dati con lunga vita utile cartelle sanitarie, segreti industriali, documenti militari, chiavi di firma a lungo termine sono già a rischio concreto.

Harvest Now, Decrypt Later. Non bisogna aspettare che i computer quantistici siano pronti per subire danni. Gli avversari raccolgono oggi dati cifrati con algoritmi classici, confidando di poterli decifrare domani con macchine quantistiche. Ogni dato con una vita utile superiore a 5–10 anni è già potenzialmente a rischio.

I numeri

La dimensione del problema

4.000

qubit logici necessari per rompere RSA-2048 con l'algoritmo di Shor

2024

anno in cui il NIST ha finalizzato gli standard PQC: ML-KEM, ML-DSA, SLH-DSA

3

nuovi standard NIST (FIPS 203, 204, 205) pronti per sostituire RSA e ECC

≤ 2030

orizzonte entro cui NSA e ANSSI raccomandano di completare la migrazione PQC

Crittografia post-quantistica

Gli standard sono già pronti

Il NIST (National Institute of Standards and Technology) ha completato nel 2024 la standardizzazione di tre algoritmi crittografici post-quantistici. Si basano su problemi matematici reticoli, funzioni hash per i quali non esiste algoritmo quantistico efficiente noto.

Standard NIST	Algoritmo	Funzione	Problema matematico di base
FIPS 203	ML-KEM	Scambio di chiavi / cifratura	Module Learning With Errors (MLWE) - reticoli
FIPS 204	ML-DSA	Firma digitale	Module Learning With Errors su reticoli (Dilithium)
FIPS 205	SLH-DSA	Firma digitale (hash-based)	Funzioni hash crittografiche - nessuna struttura algebrica

ML-KEM - FIPS 203

Erede di Kyber, è il nuovo standard per lo scambio di chiavi e la cifratura asimmetrica. Sostituirà RSA e ECDH nei protocolli TLS, SSH, VPN e nelle applicazioni di messaggistica sicura. Offre prestazioni competitive rispetto agli algoritmi classici, con dimensioni di chiave praticamente gestibili.

ML-DSA - FIPS 204

Erede di Dilithium, è il nuovo standard per le firme digitali. Viene adottato per autenticare software, documenti, certificati e transazioni. È più efficiente di RSA nella verifica e permette firme compatte rispetto alle alternative hash-based, rendendolo ideale per infrastrutture ad alto volume.

SLH-DSA - FIPS 205

Erede di SPHINCS+, è una firma digitale basata esclusivamente sulle funzioni hash, senza struttura algebrica. La sua sicurezza dipende unicamente dalla robustezza della funzione hash usata, una garanzia conservativa che non richiede alcuna assunzione sui reticoli e resiste anche a attacchi quantistici sconosciuti.

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Piano d'azione

Cosa fare in pratica

La migrazione verso la crittografia post-quantistica non è un progetto futuro: è un'urgenza presente. Ecco le priorità per chi gestisce dati sensibili o infrastrutture critiche.

1. Inventario crittografico

Identificare dove vengono utilizzati algoritmi a rischio quantistico (RSA, ECDSA, DH, ECDH): nei certificati TLS, nelle firme elettroniche, nei VPN, nelle applicazioni di posta sicura, nelle API e nei sistemi legacy. Costruire una mappa completa e aggiornata è il primo passo irrinunciabile prima di qualsiasi azione.

2. Test pilota di migrazione

Avviare progetti pilota per testare gli algoritmi NIST (ML-KEM, ML-DSA, SLH-DSA) in ambienti non produttivi. Verificare la compatibilità con librerie esistenti come OpenSSL 3.x, BouncyCastle e liboqs. La migrazione richiede tempo e va pianificata per gradi, iniziando dai sistemi non critici.

3. Roadmap PQC dai fornitori

Richiedere esplicitamente ai fornitori di software, servizi cloud e hardware una roadmap concreta di migrazione verso gli standard post-quantistici. Chi non ha risposte chiare entro il 2025 rappresenta un rischio di fornitura che va valutato e inserito nel piano di gestione dei rischi IT.

4. Priorità ai dati a lunga vita

Dare precedenza assoluta ai dati con vita utile superiore a 5–10 anni: documenti legali, dati sanitari, contratti, chiavi di firma a lungo termine, segreti industriali e proprietà intellettuale. Sono i più esposti alla strategia "Harvest Now, Decrypt Later" già in atto da parte degli attori più avanzati.

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