FIPS 203 — l'incapsulamento della chiave post-quantistico.
Come RSA, ECDH si basa sulla difficoltà del logaritmo discreto su curve ellittiche, che l'algoritmo di Shor risolve in tempo polinomiale su un computer quantistico. Qualsiasi conversazione con segretezza in avanti negoziata oggi con ECDH può essere decrittata retroattivamente una volta che esiste un computer quantistico.
ML-KEM (ex Kyber) è il meccanismo di incapsulamento della chiave basato su reticoli standardizzato da NIST come FIPS 203 nell'agosto 2024. È il candidato KEM post-quantistico più studiato e più performante tra quelli di NIST.
Quando due utenti UltimaOS iniziano una conversazione, ML-KEM-768 incapsula una nuova chiave di sessione AES a 256 bit. Anche se l'intera conversazione viene registrata oggi, nessun futuro computer quantistico può derivare quella chiave di sessione dalla registrazione.
Ogni conversazione, condivisione di file o chiamata su UltimaOS inizia con un incapsulamento della chiave ML-KEM-768. La chiave di sessione incapsulata alimenta un canale simmetrico XChaCha20-Poly1305 che trasporta il contenuto effettivo.
Quando l'utente A apre una chat con l'utente B, il client richiede la chiave pubblica ML-KEM-768 di B dal server. Il client incapsula una nuova chiave a 256 bit contro di essa, invia il testo cifrato a B, ed entrambe le parti derivano la stessa chiave di sessione.
I caricamenti di file generano una chiave per file a 256 bit. Il file viene cifrato con XChaCha20-Poly1305 e la chiave del file viene incapsulata con ML-KEM-768 contro la chiave pubblica di ciascun destinatario. I destinatari decapsulano per recuperare la chiave del file.
Le chiamate vocali e video stabiliscono una nuova sessione ML-KEM-768 ogni 60 secondi, fornendo segretezza in avanti crittografica anche all'interno di una lunga chiamata. Un registratore passivo di un segmento non può decrittare i segmenti precedenti o successivi.
I messaggi di chat sono cifrati per messaggio con ML-KEM-768: ogni messaggio porta il proprio incapsulamento della chiave, piuttosto che fare affidamento su un'unica chiave di gruppo a lunga durata.
L'incapsulamento ML-KEM-768 richiede circa 0,07 ms. L'apertura di una nuova conversazione si completa in meno di 50 ms incluso il round-trip di rete.
Un testo cifrato ML-KEM-768 è di 1.088 byte — abbastanza piccolo da stare in un singolo segmento TCP. Per chat di gruppo con N destinatari, il client invia N testi cifrati in un unico batch.
Ogni conversazione utilizza una nuova chiave di sessione. Non ci sono chiavi asimmetriche a lungo termine usate direttamente per la cifratura simmetrica — il KEM post-quantistico è sempre usato per derivare una chiave monouso.
UltimaOS è strutturato per combinare ML-KEM-768 con ECDH classico in una costruzione ibrida se NIST lo raccomanderà mai. L'attuale distribuzione a singolo algoritmo è preferita perché rimuove la superficie di attacco di downgrade.
Short answer
ML-KEM-768 (meccanismo di incapsulamento della chiave basato su reticoli modulari, set di parametri 768) è il meccanismo di incapsulamento della chiave post-quantistico standardizzato da NIST specificato in FIPS 203. Sostituisce ECDH per l'era post-quantistico. (Specifica FIPS 203)
Short answer
Il "768" si riferisce alla dimensione del reticolo modulare sottostante. ML-KEM-768 mira al livello di sicurezza 3 di NIST, equivalente in termini di sicurezza classica a rompere AES-192.
Short answer
Sì. ML-KEM-768 è il nome standardizzato; Kyber era il nome usato durante la competizione NIST. La costruzione matematica è identica; solo piccole modifiche ai parametri sono state fatte durante la standardizzazione.
Short answer
La sicurezza di ML-KEM si basa sulla difficoltà del problema dell'apprendimento con errori modulare (M-LWE). Non è noto alcun algoritmo quantistico efficiente per M-LWE, a differenza dell'algoritmo di Shor che rompe RSA e ECDH in tempo polinomiale.
Short answer
ML-KEM-768 è leggermente più lento di ECDH a livello di operazione crittografica, ma la differenza è invisibile a livello applicativo — entrambi si completano in frazioni di millisecondo. L'handshake aggiunge pochi millisecondi di latenza in totale.
Short answer
No. L'attuale distribuzione usa ML-KEM-768 puro per l'incapsulamento della chiave. L'ibrido KEM+ECDH è strutturalmente supportato ma non abilitato, perché la distribuzione a singolo algoritmo elimina gli attacchi di downgrade.
Short answer
FIPS 203 è lo standard federale di elaborazione delle informazioni pubblicato da NIST nell'agosto 2024 che specifica ML-KEM. È la standardizzazione formale dello schema.
Short answer
Se mai venisse trovata una rottura fondamentale nella crittografia basata su reticoli, UltimaOS migrerebbe al prossimo KEM standardizzato da NIST. Lo stack crittografico è progettato in modo che la sostituzione del singolo algoritmo sia fattibile senza riprogettare il protocollo.
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