Asegurando la integridad de los datos a futuro: Firmas digitales a prueba de quantum en Cloud KMS

Con la llegada de los ordenadores cuánticos relevantes desde el punto de vista criptográfico (CRQC), la transición a firmas digitales seguras para la cuántica es crucial para salvaguardar la integridad y autenticidad de datos a largo plazo. Las organizaciones están reconociendo urgentemente esta necesidad. Por ejemplo, el gobierno de EE. UU. anunció una actualización de los plazos dentro de los cuales los departamentos y agencias deben hacer la transición a firmas digitales seguras para la cuántica. Para ayudar con la transición, anunciamos la disponibilidad general de nuestras firmas digitales seguras para la cuántica (ML-DSA, SLH-DSA) y el encapsulamiento de claves post-cuántico (ML-KEM) en el Servicio de Gestión de Claves de Google Cloud (Cloud KMS). El desafío inmediato para su organización es funcional: necesita firmar grandes cargas de datos sin enfrentarse a los problemas de ancho de banda y procesamiento inherentes a la criptografía post-cuántica (PQC). Para abordar proactivamente estas amenazas emergentes y ayudar a usted a cumplir con las obligaciones regulatorias, puede utilizar el conjunto de algoritmos de firmas digitales PQC disponibles en Cloud KMS, que incluye ML-DSA (FIPS 204) y SLH-DSA (FIPS 205), con soporte dedicado para las variantes eficientes de external-µ. Algoritmos de firma digital PQC en Cloud KMS A medida que las instituciones normativas y de estándares establecen requisitos y plazos para adoptar algoritmos seguros para la cuántica, como el CNSA 2.0 de la Agencia de Seguridad Nacional, subrayan la necesidad de que las organizaciones empiecen a planificar su migración. Para ayudarle a elegir la fuerza de seguridad específica y el método de firma necesarios para sus aplicaciones, Cloud KMS le ofrece una amplia selección de algoritmos ML-DSA y SLH-DSA que están disponibles públicamente. Cloud KMS ahora admite los siguientes algoritmos y variantes PQC: Nombre del Algoritmo Categoría de Seguridad NIST Tipo de Variante Descripción SLH-DSA-SHA2-128s Nivel 1 Puramente, Pre-hash Sin estado Firma Digital Basada en Hash para defensa en profundidad ML-DSA-44 Nivel 2 Puramente, External-µ Alto rendimiento, seguridad cuántica de nivel 2 (equivalente a una búsqueda de colisiones en SHA-256) ML-DSA-65 Nivel 3 Puramente, External-µ Equilibrio de seguridad y rendimiento, seguridad cuántica de nivel 3 (equivalente a una búsqueda exhaustiva de claves en AES-192) ML-DSA-87 Nivel 5 Puramente, External-µ Máxima seguridad para la protección de datos a largo plazo, seguridad cuántica de nivel 5 (equivalente a una búsqueda exhaustiva de claves en AES-256) La necesidad de variantes pre-hash y external-µ Los elementos criptográficos usados para firmas digitales tienen un tamaño fijo o predecible en la memoria. En contraste, el mensaje que se está firmando puede variar desde unos pocos bytes hasta archivos masivos. Esta disparidad de tamaño crea un gran desafío cuando se utiliza un dispositivo seguro separado, como un HSM o un servicio de gestión de claves dedicado. Estos sistemas suelen estar optimizados para la seguridad y operaciones de claves, pero tienen un ancho de banda y potencia de procesamiento limitados, lo que hace que sea poco práctico o imposible transmitir y procesar de forma segura mensajes extremadamente grandes dentro del límite de seguridad para la firma. Por lo tanto, la aplicación primero procesa el gran mensaje localmente utilizando una función hash criptográfica (como SHA2 o SHAKE) para crear un resumen de tamaño fijo y pequeño que tiene alrededor de 32 bytes. Luego, la aplicación envía este pequeño resumen al módulo de seguridad de hardware (HSM) o al servicio de gestión de claves para la operación de firma real utilizando la clave privada. El estándar ML-DSA de NIST, FIPS 204 (Algoritmo 7), utiliza una variante external-µ para su funcionalidad de prehash, lo que ayuda con este flujo de trabajo. El Apéndice D de RFC 9881 describe los detalles de external-µ. Este método permite que la aplicación calcule el resumen (también llamado representante del mensaje) externamente y lo alimente en el algoritmo de firma pura ML-DSA. Esto ofrece lo mejor de ambos mundos: la eficiencia de ancho de banda de un flujo de trabajo de prehash y la compatibilidad total con verificadores ML-DSA puros. Estas variantes external-µ también vinculan la clave pública matemáticamente al representante del mensaje para lograr no renunciabilidad, una propiedad de seguridad importante que evita que un atacante manipule el representante del mensaje de manera que se verifique bajo una clave diferente, posiblemente controlada por el atacante. Puede aprender más detalles aquí y explorar la implementación de BoringSSL para un ejemplo práctico de manejo de external-µ. Google Cloud KMS ahora admite las variantes de prehash y external-µ. Esto permite flujos de trabajo de firma de alto rendimiento y baja latencia que manejan de forma segura grandes cargas a través de hashing externo, mientras se integra con verificadores puros. Comenzando con firmas PQC en Cloud KMS Sus aplicaciones pueden integrar estos algoritmos a través de la API de Cloud KMS. Los desarrolladores pueden utilizar las capacidades existentes de Cloud KMS para crear, gestionar y usar claves PQC para operaciones de firma. Instrucciones detalladas y ejemplos de código están disponibles en nuestra documentación de KMS para guiarle a través del proceso. El camino PQC por delante La transición a un paisaje criptográfico post-cuántico es un viaje colaborativo. Añadir firmas digitales PQC en Google Cloud KMS es un hito significativo, ayudándole con sus estrategias de migración seguras para la cuántica. Continuaremos actualizando nuestros servicios para incorporar futuros estándares y directrices de NIST, ayudándole a mantener la seguridad de sus sistemas críticos. Esperamos colaborar con usted en sus necesidades criptográficas específicas y agradecemos sus comentarios. Artículo relacionado Anunciando Mecanismos de Encapsulamiento de Claves seguros para la cuántica en Cloud KMS Estamos apoyando los Mecanismos de Encapsulamiento de Claves post-cuánticos en Cloud KMS, en vista previa, permitiendo que los clientes comiencen a migrar a un entorno post-cuántico… Leer artículo