Seguridad para la era cuántica: Implementación de criptografía post-cuántica en Android

Publicado por Eric Lynch, Gerente de Producto, Android y Dom Elliott, Gerente de Producto de Grupo, Google. La seguridad digital moderna está en un punto de inflexión. Estamos al borde del uso de computadoras cuánticas para resolver problemas imposibles en el descubrimiento de fármacos, la ciencia de los materiales y la energía, tareas que ni siquiera las computadoras superclasicas más poderosas pueden manejar. Sin embargo, la misma capacidad única de considerar diferentes opciones simultáneamente también permite a estas máquinas eludir nuestros actuales candados digitales. Esto pone en riesgo la criptografía de clave pública que hemos confiado durante décadas, potencialmente comprometiendo todo, desde transferencias bancarias hasta secretos comerciales. Para asegurar nuestro futuro, es vital adoptar los nuevos estándares de Criptografía Post-Cuántica (PQC) que la National Institute of Standards and Technology (NIST) está promoviendo antes de que los grandes ordenadores cuánticos, resistentes a fallos, se conviertan en una realidad. Para mantenernos a la vanguardia, la industria tecnológica debe emprender una migración proactiva y de varios años a la Criptografía Post-Cuántica (PQC). Hemos estado preparando para un mundo post-cuántico desde 2016, realizando experimentos pioneros con criptografía post-cuántica, implementando capacidades post-cuánticas en nuestros productos y compartiendo nuestra experiencia a través de modelos de amenaza y documentos técnicos. Para Android, el objetivo se extiende más allá de la reparación de aplicaciones o protocolos de transporte individuales. El imperativo es garantizar que toda la arquitectura de la plataforma sea resistente durante las décadas venideras. Estamos comenzando las pruebas de mejoras de PQC que comienzan en el próximo Android 17 beta, seguido por la disponibilidad general en el lanzamiento de producción de Android 17. Esta implementación introduce una actualización arquitectónica integral que se está implementando en todo el sistema operativo. Al integrar los estándares de PQC de NIST recientemente finalizados profundamente en la plataforma, estamos estableciendo una nueva cadena de confianza cuánticamente resistente. Esta cadena de confianza garantiza que la plataforma esté continuamente protegida, desde el momento en que el sistema operativo se enciende hasta la ejecución de aplicaciones distribuidas globalmente. Android está reemplazando los candados digitales de hoy con el cifrado avanzado para ayudar a mejorar la seguridad de cada aplicación que descargues, sin importar lo poderosas que se vuelvan las futuras supercomputadoras. Asegurar la base: arranque verificado y confianza de hardware. La seguridad en cualquier dispositivo informático comienza cuando el hardware comienza; si el sistema operativo subyacente está comprometido, todas las protecciones de software posteriores fallan. A medida que avance la computación cuántica, los adversarios podrían potencialmente forjar firmas digitales para eludir estas comprobaciones de integridad fundamentales. Para proteger la plataforma contra esta amenaza inminente, Android 17 introduce dos importantes actualizaciones de criptografía post-cuántica (PQC): Actualizar Android Verified Boot (AVB): La biblioteca AVB está integrando el algoritmo de firma digital basado en Lattice-Module (ML-DSA). Esto proporciona firmas digitales resistentes a la cuántica, lo que garantiza que el software cargado durante la secuencia de arranque permanezca altamente resistente a la modificación no autorizada. Migrar a la validación remota: Android 17 comienza la transición de la validación remota a una arquitectura compatible con PQC bajo los estándares actuales. Al actualizar las cadenas de certificados de KeyMint para admitir algoritmos resistentes a la cuántica, los dispositivos pueden demostrar de forma segura su estado a las partes de confianza, manteniendo la confianza en un entorno post-cuántico. Empoderar a los desarrolladores: Actualizaciones de Android Keystore. Proteger el sistema operativo subyacente es solo la primera capa de defensa; los desarrolladores deben estar equipados con los primitivos criptográficos necesarios para aprovechar las claves de PQC y establecer una identidad robusta. Implementar la criptografía basada en Lattice, que requiere tamaños de clave y huellas de memoria significativamente mayores que la criptografía de curva elíptica clásica, dentro del entorno de ejecución confiable (TEE) con recursos severamente restringidos, representa un logro de ingeniería importante. Esta capacidad está diseñada para admitir las raíces de confianza del hardware y ahora puede generar y verificar firmas post-cuánticas. Construyendo sobre esta base de hardware, las actualizaciones de Android 17 de Android Keystore admiten de forma nativa el ML-DSA. Esto permite que las aplicaciones aprovechen las firmas seguras para la cuántica por completo dentro del hardware seguro del dispositivo, aislando los materiales de clave sensibles del sistema operativo principal. La SDK expone tanto ML-DSA-65, y ML-DSA-87, lo que permite a los desarrolladores integrarlos sin problemas utilizando la API estándar KeyPairGenerator. Esto establece una nueva era de identidad y autenticación para el ecosistema de aplicaciones sin que los desarrolladores tengan que diseñar implementaciones criptográficas propietarias. Escala del ecosistema: Aplicaciones de Google Play: llevar la firma híbrida a las aplicaciones y juegos de Google Play. Android está comprometido a garantizar que la plataforma sea resistente a la cuántica y a extender la cadena de resistencia a la cuántica a las firmas de aplicaciones. Los mecanismos utilizados para verificar la autenticidad de las aplicaciones se están actualizando para garantizar que las instalaciones y actualizaciones posteriores de las aplicaciones se puedan bloquear estrictamente contra la falsificación de firmas con capacidades cuánticas. La plataforma verificará las firmas de PQC sobre APKs para habilitar esta cadena de confianza. Para llevar estas protecciones críticas a la comunidad de desarrolladores más amplia con la mínima fricción, esta transición se apoyará a través de Play App Signing. Este enfoque proporciona un puente inmediato a la seguridad cuántica para la mayoría de las instalaciones activas. Google Play permitirá a los desarrolladores generar automáticamente bloques de firma “híbridos” que combinen claves clásicas y PQC. Actualizar claves para miles de millones de dispositivos activos es un esfuerzo operativo complejo. Play App Signing aprovecha Google Cloud KMS, que ayuda a garantizar los estándares de cumplimiento de la industria, para proteger las claves de firma. Al administrar las claves de firma de forma segura en la nube, Google Play permite a los desarrolladores actualizar la seguridad de sus aplicaciones a los estándares de PQC sin la carga de una gestión de claves manual compleja. Durante el ciclo de lanzamiento de Android 17, Google Play gestionará la generación de claves de firma ML-DSA “seguras para la cuántica” para las nuevas aplicaciones y aplicaciones existentes que opten por hacerlo, independientemente de las APIs objetivo de la aplicación. Más tarde, los desarrolladores podrán elegir sus propias claves de firma clásicas y ML-DSA y delegarlas a Google Play para su actualización de clave híbrida. Para promover las mejores prácticas de seguridad, Google Play también comenzará a solicitar a los desarrolladores que actualicen sus claves de firma cada dos años. La hoja de ruta criptográfica: desde la autenticidad hasta la privacidad. La transición post-cuántica de Google comenzó en 2016, y Android 17 marca la primera fase de la transición post-cuántica de Android: Asegurar la base: Estamos manteniendo la integridad de nuestro arranque y Cadena de Confianza al incorporar ML-DSA en Android Verified Boot. Empoderar a los desarrolladores: La inclusión de soporte ML-DSA en Android Keystore y Play App Signing permite a los desarrolladores proteger a sus usuarios y aplicaciones. Escala del ecosistema: Al utilizar firmas híbridas sobre APKs, pueden crear una transición protegida que preserva la confianza actual al tiempo que agrega defensas contra la cuántica para bloquear actualizaciones no autorizadas. Nuestra hoja de ruta también integra la encapsulación de claves post-cuánticas en KeyMint, Key Attestation y Remote Key Provisioning. Esta evolución está destinada a fortalecer la seguridad de todo el ciclo de vida de la identidad, desde las mediciones de nivel de hardware de DICE hasta nuestros servidores de validación remota, asegurando que el ecosistema de Android permanezca resiliente y privado contra las amenazas cuánticas de mañana.