شرح توقيعات ما بعد الكم: لماذا يوقّع PQC Imza باستخدام ML-DSA

التوقيع على عقدٍ وعدٌ يجب أن يبقى صامدًا بعد اليوم الذي قُطع فيه. فقد يُراجَع عقد إيجار أو اتفاقية قرض أو قرار للمساهمين بعد سنوات، على يد أشخاص لم يكونوا حاضرين، حين لا يعود السؤال «هل وقّعت؟» بل «هل يمكنك إثبات ذلك؟».

تجيب التوقيعات الإلكترونية عن هذا السؤال بالرياضيات. والرياضيات التي يستخدمها معظمها اليوم لها تاريخ انتهاء صلاحية.

ما الذي يغيّره الحاسوب الكمي

تقوم كل التوقيعات الرقمية المستخدمة اليوم تقريبًا، سواء أكانت RSA أم ECDSA أم Ed25519، على إحدى مسألتين: تحليل الأعداد الكبيرة جدًا إلى عواملها، أو حساب اللوغاريتمات المتقطعة على المنحنيات الإهليلجية. ولا تستطيع الحواسيب العادية حل أيٍّ منهما في وقت ذي جدوى، وهذا ما يُبقي مفتاح التوقيع سريًا مع أن نصفه العام منشور.

في عام 1994، وصف بيتر شور خوارزمية تحل المسألتين كلتيهما بكفاءة على حاسوب كمي كبير ومتحمّل للأخطاء. لا توجد مثل هذه الآلة بعد، وتتفاوت التقديرات تفاوتًا كبيرًا بشأن موعد ظهورها. لكن عاقبة ذلك على التوقيعات واضحة: فبمجرد أن توجد، سيكفي المفتاح العام لاستنتاج المفتاح الخاص المقابل له، وسيتمكن من يفعل ذلك من إنتاج توقيعات لا يمكن تمييزها عن توقيعات المالك الحقيقي.

وبالنسبة إلى مستند موقَّع، هذه هي المشكلة برمّتها. فالتوقيع لا يُعدّ دليلًا إلا ما دام لا أحد غير صاحبه قادرًا على وضعه.

المعيار الذي صُمّم لذلك

أمضى خبراء التشفير أكثر من عقد في تصميم توقيعات تقوم على مسائل لا يُعرف أن الحواسيب الكمية قادرة على حلها. وفي أغسطس 2024، نشر المعهد الوطني للمعايير والتقنية في الولايات المتحدة (NIST) أولى هذه التوقيعات بوصفها معايير. ويُعرّف معيار FIPS 204 خوارزمية ML-DSA (Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm)، أي خوارزمية التوقيع الرقمي القائمة على شبكات المودول، التي انبثقت من تصميم CRYSTALS-Dilithium.

يقوم أمان ML-DSA على مسائل صعبة في الشبكات الرياضية. وتأتي الخوارزمية بثلاث مجموعات من المعاملات. ويستخدم PQC Imza المجموعة ML-DSA-44، التي يضعها NIST في فئة الأمان 2 لديه، بمفتاح عام حجمه 1,312 بايت وتوقيع حجمه 2,420 بايت. وهذا أكبر من توقيع المنحنيات الإهليلجية، لكنه صغير بما يكفي للتحقق منه في أجزاء من الألف من الثانية ولتخزينه إلى جانب كل مستند.

كيف يستخدمها PQC Imza

كل توقيع على PQC Imza هو توقيع ML-DSA-44، يُنشأ على هاتفك باستخدام تطبيق PQC Wallet:

• يولد المفتاح على هاتفك ويبقى فيه. يُنشئ PQC Wallet مفتاح التوقيع الخاص بك على الجهاز ويحفظه في مساحة التخزين الآمنة للجهاز. ولا ترى خوادمنا أبدًا سوى نصفه العام.
• يغطي التوقيع المستند نفسه. ما توقّعه يتضمن بصمة SHA-256 الخاصة بالمستند. غيّر بايتًا واحدًا من الملف، ولن يعود التوقيع مطابقًا له.
• يُتحقَّق من كل توقيع قبل أن يُعتدّ به. يتحقق خادمنا من كل توقيع باستخدام مفتاحك العام، ويتأكد من أن المفتاح هو المسجَّل لحسابك، قبل تسجيل التوقيع.
• أنت تؤكد كل توقيع. تقف بصمة الإصبع أو Face ID أو رمز مرور جهازك حاجزًا بين المفتاح وكل توقيع.

وعندما يوقّع الجميع، تُسجَّل بصمة المستند وبصمات توقيعاته على سلسلة الكتل SciChain. ويستمد هذا السجل توقيته من دفتر الأستاذ لا من خوادمنا، لذا يمكنه أن يُثبت لاحقًا أن هذه التوقيعات كانت موجودة بحلول ذلك الوقت.

لماذا نتحرك قبل أن توجد هذه الآلات

من المغري الانتظار حتى تصبح الحواسيب الكمية حقيقة. لكن ذلك سيكون متأخرًا جدًا بالنسبة إلى التوقيعات: فالمستندات الموقَّعة اليوم بمفاتيح تقليدية ستظل موجودة عندما يصبح كسر هذه المفاتيح ممكنًا. ومن الأسهل بكثير التوقيع بخوارزمية مقاومة للحوسبة الكمية منذ البداية بدلًا من إعادة توقيع أرشيف لاحقًا.

ومع PQC Imza، لا يلزمك أي إجراء إضافي. أنت توقّع كما تفعل في أي مكان آخر، ويتمتع التوقيع بأمان ما بعد الكم منذ اليوم الأول.